氣象學(xué)上的神奇效應(yīng)(峽谷效應(yīng)、焚風(fēng)、列車效應(yīng)、雨影效應(yīng))

1、氣象學(xué)上的神奇效應(yīng)編者按：在氣象學(xué)中，溫室效應(yīng)和蝴蝶效應(yīng)可能是最大眾化的術(shù)語了，前者普及率極高，老少都能說上一兩句；后者受到文化藝術(shù)乃至社會(huì)學(xué)青睞，外延極大豐富。但其實(shí)，氣象學(xué)中的“效應(yīng)”除了這兩個(gè)以外，還有不少值得了解的，遠(yuǎn)的不說，近期社會(huì)熱點(diǎn)中珠峰測(cè)量、南方暴雨等就能見到不少“效應(yīng)”的身影。本期特別策劃，帶您一起做這幾道“填空題”，開啟新知識(shí)答卷。效應(yīng)1名中帶車天氣事件：5月30日，特大暴雨突襲珠海、香港、澳門等地。猜效應(yīng)：暴雨云團(tuán)一個(gè)接一個(gè)地經(jīng)過珠海，效應(yīng)發(fā)威。（答案見下文第一段劃線處）事后證實(shí)，這次過程是一次典型的“列車效應(yīng)”發(fā)威所致。當(dāng)日凌晨，珠江口出現(xiàn)暴雨云團(tuán)，覆蓋珠海、澳門、中山

2、、香港多地，并延伸到惠州、汕尾、汕頭沿海海面。珠海發(fā)布暴雨紅色預(yù)警，香港發(fā)布紅色暴雨警告實(shí)況顯示，在這次暴雨過程中，珠海市區(qū)局部一小時(shí)降水量接近100毫米，一些地區(qū)累計(jì)降水量超過250毫米，達(dá)到特大暴雨量級(jí)。而和5月22日東莞、廣州的特大暴雨不同的是，此次珠江口暴雨的雨勢(shì)猛烈程度稍遜一籌，但范圍更大，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。從云圖和雷達(dá)圖上看，暴雨云團(tuán)像列車一樣一個(gè)接一個(gè)地經(jīng)過珠海，形成了列車效應(yīng)，而這也是大暴雨和特大暴雨的典型象征。那么，何為列車效應(yīng)？它的威力又如何呢？試想，當(dāng)一個(gè)人站在鐵軌旁邊，一列列火車經(jīng)過時(shí)，會(huì)有什么感受？火車有很多節(jié)車廂，當(dāng)其經(jīng)過時(shí)，肯定是很多節(jié)車廂一節(jié)一節(jié)地經(jīng)過，而此時(shí)，站在

3、鐵軌邊的人會(huì)接連不斷地感受到一節(jié)節(jié)車廂經(jīng)過時(shí)帶來的巨大聲音和沖力。一列火車尚且如此，連續(xù)不斷的火車經(jīng)過則更是“變本加厲”了。現(xiàn)在，將列車效應(yīng)與降水相聯(lián)系，就如同排列成串的對(duì)流云降水，每一朵對(duì)流云（被稱為對(duì)流單體）都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水。而當(dāng)多個(gè)對(duì)流云團(tuán)依次經(jīng)過某一地區(qū)的上空時(shí)，其所產(chǎn)生的降水量累計(jì)起來，就會(huì)導(dǎo)致大暴雨甚至特大暴雨，這就是降水列車效應(yīng)的通俗解釋。值得一提的是，列車效應(yīng)在引發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水和暴雨方面也有所不同。其實(shí)，列車效應(yīng)是短時(shí)強(qiáng)降水與暴雨之間重要的聯(lián)系橋梁。從暴雨和短時(shí)強(qiáng)降水之間的區(qū)別看，短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)調(diào)的是強(qiáng)度，暴雨則強(qiáng)調(diào)累計(jì)值，即累計(jì)降水量，而二者之間又是緊密相連的，這其中就有列車效

4、應(yīng)的貢獻(xiàn)，可以說，短時(shí)強(qiáng)降水不一定形成暴雨，但在列車效應(yīng)下的短時(shí)強(qiáng)降水過程往往導(dǎo)致暴雨，甚至特大暴雨。如今，汛期已至，我國多地強(qiáng)降水陸續(xù)登上天氣舞臺(tái)，下一個(gè)列車效應(yīng)會(huì)出現(xiàn)在哪里？我們密切關(guān)注。（宛霞）效應(yīng)2名中帶谷新聞事件：5月27日，中國2020珠峰高程測(cè)量登山隊(duì)成功登頂。猜效應(yīng)：5月25日，在海拔7500米的大風(fēng)口，由于效應(yīng)，風(fēng)力加大，登山隊(duì)只能在路線上匍匐爬行。（答案見下文第一段劃線處）峽谷效應(yīng)示意圖。風(fēng)力為什么在“大風(fēng)口”會(huì)突然加大？其實(shí)，這正是受到了“狹管效應(yīng)”（也稱“峽谷效應(yīng)”）的影響。狹管效應(yīng)，又稱峽谷效應(yīng)，當(dāng)氣流由開闊地流入峽谷時(shí)，由于空氣質(zhì)量不能大量堆積，于是加速流過峽谷，風(fēng)

5、速增大，但當(dāng)流出峽谷時(shí)，空氣流速又會(huì)減緩。說回到珠峰上的狹管效應(yīng)，在北坳?duì)I地往上的7500米左右，受到地勢(shì)狹窄的影響，通過這里的風(fēng)會(huì)明顯加大，風(fēng)速最大可達(dá)12級(jí)。除了珠峰，狹管效應(yīng)在我國廣袤的山河大川中其實(shí)并不少見。其中一個(gè)比較經(jīng)常產(chǎn)生狹管效應(yīng)的地區(qū)就是河西走廊。河西走廊位于我國西北地區(qū)，其長(zhǎng)度約1000公里，而寬度僅數(shù)十公里，南邊有祁連山、阿爾金山東段，北邊有部分阿拉善高原及北山（馬鬃山、合黎山和龍首山），南北山之間形成較窄的狹管。地形的狹管效應(yīng)對(duì)局地風(fēng)速的突然加強(qiáng)是河西走廊多大風(fēng)的重要原因。當(dāng)冷空氣由新疆入侵并經(jīng)過塔克拉瑪干等沙漠地帶，冷鋒后的大風(fēng)進(jìn)入河西走廊，由于南北山區(qū)地形的狹管效應(yīng)，

6、風(fēng)速不斷加強(qiáng)。以1977年4月22日、1993年5月5日、2009年4月29日和2010年4月24日共4次歷史上罕見的、橫掃河西走廊全境的大風(fēng)過程計(jì)算，大風(fēng)只需13小時(shí)就能跑完全境。當(dāng)把鏡頭再拉回我們?nèi)粘５墓ぷ魃钪?，夏天穿裙子的女生同樣?huì)遇到狹管效應(yīng)帶來的煩惱：當(dāng)走在兩棟建筑物之間、路過地鐵出入口，總要提前提防迎面撲來的“賊風(fēng)”。這“小賊”十分狡猾，喜歡躲在建筑物之間或通道里搞突襲，甭管別處空曠之地如何風(fēng)和日暖，只要一個(gè)轉(zhuǎn)角進(jìn)入它的地盤，就能被它召喚出的陣陣“賊風(fēng)”吹起裙角、打翻遮陽傘。這個(gè)“小賊”對(duì)女生裙子的影響究竟有多大？石家莊鐵道大學(xué)團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)在風(fēng)洞試驗(yàn)室里做過一個(gè)城市街道寬度對(duì)街區(qū)通風(fēng)

7、影響的試驗(yàn)，在進(jìn)入街道前風(fēng)速比基本上在1左右，進(jìn)入街道后風(fēng)速急劇增大，在距離街道入口100米左右風(fēng)速最大，寬度40米、80米、120米、200米的街道在此處的風(fēng)速比分別是1.4、1.23、1.22、1.17?？梢姫M管效應(yīng)還真是不得不防。不過有意思的是，也正是因?yàn)檫@一效應(yīng)，才有了瑪麗蓮夢(mèng)露裙角飛揚(yáng)的經(jīng)典鏡頭。細(xì)看之下，她正是站在地鐵通風(fēng)口處，而通風(fēng)設(shè)施本就需要狹長(zhǎng)的通道輸送空氣。當(dāng)然，合理利用狹管效應(yīng)，也可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙豐收。在臺(tái)灣海峽，由于特殊地理環(huán)境形成的狹管效應(yīng)，福建沿海成為我國風(fēng)能資源最豐富的地區(qū)之一。我國東南沿海首個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)一一六鰲海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)規(guī)劃便是利用了這一地理

8、優(yōu)勢(shì)。（王若嘉）效應(yīng)3：名中帶風(fēng)天氣事件：5月1日至10日，海南全省共12個(gè)市縣出現(xiàn)1-9天的高溫天氣過程，多地最高氣溫均突破當(dāng)?shù)?月歷史極值。猜效應(yīng)：每年4月下旬到5月，海南本就受副熱帶高壓控制，再加上效應(yīng)影響下西南季風(fēng)翻過中南半島下沉形成的干熱風(fēng)推波助瀾，“蒸籠”的“火”簡(jiǎn)直越燒越旺。（答案見下文第四段劃線處）這邊北京慢吞吞剛剛?cè)胂?，那邊海南幾乎提前一個(gè)月就送出了自己的第一個(gè)高溫三級(jí)預(yù)警。熱！熱！熱！無疑是這個(gè)5月椰城百姓談?wù)撟疃嗟淖盅邸?月6日，昌江縣七叉鎮(zhèn)更是記錄到43.4C的高溫，真是名副其實(shí)的“空調(diào)續(xù)命”。在海南4月至5月的高溫預(yù)報(bào)中總有這么一句“受西南氣流影響”，但“西南氣流”不

9、是在季風(fēng)低壓與太平洋高壓牽引下裹挾著來自印度洋、南海水汽的暖濕氣流嗎？怎么到了海南倒像是火場(chǎng)里吹出的熱風(fēng)？這就不得不提到“焚風(fēng)效應(yīng)”。普遍認(rèn)為，焚風(fēng)是一種由地形動(dòng)力強(qiáng)迫引起的過山氣流下沉造成的干熱風(fēng)，中緯度相對(duì)高度不低于8001000米的任何山地都可能出現(xiàn)。早期理論認(rèn)為，氣流越過山脈時(shí)在迎風(fēng)坡上升冷卻，空氣逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)，當(dāng)其中水汽大部分或全部凝結(jié)并降落在山的迎風(fēng)面以后，氣流就像一團(tuán)被擠干了水的海綿一樣變得無比干燥，并在山脊的背風(fēng)面隨著下沉不斷增溫。但也有人指出，有些氣流原本就來自高緯內(nèi)陸，水汽含量較少，并不會(huì)形成降水，1984年發(fā)表的一個(gè)統(tǒng)計(jì)表明，在阿爾卑斯山脈10%的焚風(fēng)沒有降雨伴隨。事

10、實(shí)上，氣流在升降過程中是否發(fā)生水蒸氣相變僅僅關(guān)乎焚風(fēng)溫度估算是否引入不同公式，并不動(dòng)搖其暖性機(jī)制的核心要素：當(dāng)空氣塊從地面上升時(shí)，理想狀態(tài)下雖然沒有得到或失去熱量，但上升后氣塊因壓力降低而膨脹，消耗內(nèi)能導(dǎo)致溫度下降；當(dāng)氣塊下沉，外界氣壓逐漸增大，氣塊體積被壓縮，內(nèi)能增加，溫度也隨之升高。要是實(shí)在難以理解，不妨換位思考，一座高山，在不補(bǔ)充水分的情況下，誰翻過去時(shí)還不是兩頰通紅、全身脫水只剩伸著舌頭喘氣的份呢？當(dāng)然，體溫再怎么飆升也比不上這種地形影響所帶來的溫度增量。1956年11月13日、14日，太行山東麓石家莊氣象站曾觀測(cè)到在短時(shí)間內(nèi)氣溫升高10.9C；1966年，力口拿大阿爾伯達(dá)省平切爾克里

11、克曾記錄到4分鐘21C的升溫，強(qiáng)焚風(fēng)時(shí)升溫之猛烈程度可見一斑。再回看海南，每年4月下旬到5月，當(dāng)?shù)乇揪褪芨睙釒Ц邏嚎刂?，再加上西南季風(fēng)翻過中南半島下沉形成的干熱風(fēng)推波助瀾，“蒸籠”的“火”簡(jiǎn)直越燒越旺。且由于中部山區(qū)阻隔，往往西北部市縣的氣溫要明顯高于東南部市縣，也更易造成極端天氣。（葉奕宏）效應(yīng)4名中帶雨氣候景觀：從美國蒙大拿州翻越落基山脈，在西側(cè)，你會(huì)看到綠色的山麓，巨大的黃松和落葉松，還有翱翔的白頭鷹、魚鷹；到了東側(cè)，你看到的景象變成了草原、鼠尾草、鹿和叉角羚。猜效應(yīng)：當(dāng)盛行風(fēng)從海洋吹向陸地，且沿海地區(qū)高大山脈的走向和盛行風(fēng)風(fēng)向角度較大，甚至呈垂直狀態(tài)時(shí)，受效應(yīng)影響，山地迎風(fēng)坡一側(cè)降水豐

12、富，而距離很近的山地背風(fēng)坡一側(cè)卻降水稀少，因此產(chǎn)生了完全不同的景觀。（答案見下文第二段劃線處）溫暖潮濕的空氣從海洋登上陸地，卻被迎面而來的高大山脈擋住去路。它隨著山的高度不斷攀爬，途中遇冷凝結(jié)，降下雨雪。當(dāng)終于越過山巔俯身向下時(shí)，它卻發(fā)現(xiàn)自己變成了被擰干的毛巾，不能再給山的這一側(cè)帶來豐富的降水?？茖W(xué)家將這樣的現(xiàn)象形象地稱為“雨影效應(yīng)”。當(dāng)盛行風(fēng)多從海洋吹向陸地，且沿海地區(qū)高大山脈的走向和盛行風(fēng)風(fēng)向角度較大，甚至呈垂直狀態(tài)時(shí)，山地迎風(fēng)坡一側(cè)降水豐富，而距離很近的山地背風(fēng)坡一側(cè)卻降水稀少。這種降水的顯著差異，讓背風(fēng)坡看上去就像是降雨區(qū)的“影子”，也被稱為“雨影區(qū)”。滿足雨影效應(yīng)條件的地方不少。那些

13、叫得上名字的著名山脈，如南美洲南部安第斯山脈、北美洲落基山脈、歐洲阿爾卑斯山脈，以及我國的天山山脈、喜馬拉雅山脈都有此類現(xiàn)象。雨影效應(yīng)產(chǎn)生了截然不同的氣候生態(tài)景觀。如果你熱愛旅行，自駕從美國蒙大拿州翻越落基山脈，在西側(cè)，你會(huì)看到綠色的山麓，巨大的黃松和落葉松，還有翱翔的白頭鷹、魚鷹；到了東側(cè)，你看到的景象變成了草原、鼠尾草、鹿和叉角羚。兩個(gè)看似全然不同的世界在落基山脈山頂相連。在澳大利亞，東部新南威爾士州以北山脈和高原直接被稱為“大分水嶺”。它的走向與海岸線大致平行，從東部海洋吹來的濕潤氣流在東側(cè)降下豐富地形雨，在西側(cè)則氣流下沉、降雨稀少，干旱的墨累-達(dá)令盆地正處在這一區(qū)域。為此，澳大利亞政府在雪山河及其支流修建水庫，通過自流或抽水，經(jīng)隧洞或明渠，將南流入塔斯曼海的雪河水調(diào)入墨累