2010年12月28日 星期二

地方風系與地方風

  全球尺度的理論中,地球在三個大前提-「地表無海陸差異」、「地表無高低起伏」以及「地軸不傾斜」-之下,整個地球的風,就會呈現出行星風系般的規律;然而我們知道,地球表面有海陸分布、海拔高低以及地表性質不同等差異,太陽也是隨著季節而改變直射的位置,地軸更是以23.5度的角度傾斜,所以說,行星風系理論般的穩定其實是幾乎不存在的;儘管如此,太陽改變直射位置與地軸傾斜,我們都可以用風帶的南北移動概括解釋,那麼地球上那麼多與行星風系大相逕庭的風,很明顯的,其出現原因就是受到較小範圍內(區域尺度)可以有極大差異的「地表性質」所影響囉。

  這類受到地表性質影響而局部出現的風,我們稱之為地方風,而地方風又能夠大致歸類出幾個類型來,我們稱之為地方風系。在中學地理課上,最常聽到的大概有「季風」、「海陸風」、「山谷風」這幾種,當然還有許許多多不同的風,但我們先聚焦於這三種。

  季風,顧名思義,隨著季節的轉變,一地風向有所不同的風,我們便稱之為季風。一般而言,冬、夏兩季風向交角超過120度者可以算是季風,全世界三大著名的季風區,一個就是我們所生活的東亞,第二個是南亞,第三個則是非洲西部幾內亞灣一帶。季風的形成是由於大範圍的海陸分布差異所形成的。夏季時,地表接收的太陽能量較多,陸地由於比熱小,相較於海洋升溫快速,因此在陸地上形成了低壓(相對的海洋就是高壓),因而出現從海洋往陸地(高壓往低壓)吹的季節風;相反的,冬季時,海洋比熱大,降溫速度較慢,因而在海洋上形成低壓,陸地則因快速降溫而形成強烈高壓,因而出現由陸地往海洋吹送的季節風。

亞洲季風示意圖。

  季風中比較特殊的則是非洲西部,與間熱帶幅合區(I.T.C.Z.)的南北位移有相當大的關係,夏季時,太陽直射北回歸線,間熱帶幅合區往北移動至西非陸地上,連帶使得南半球低緯度地區的東南信風帶也北移至北半球,受「赤道西風帶」的影響,東南信風到北半球後開始向右偏轉,逐漸轉為西南風,因此夏季時,西非海岸主要吹送的是西南風;冬季間熱帶幅合區南移,由於西非赤道一帶是海洋,降溫速度慢,因此間熱帶幅合區並未遠離赤道,等於是此區風帶回歸正常狀況,所以冬季時,西非吹送的是東北信風。

  海陸風,其形成原因與季風相似,但影響範圍僅限於海岸附近,是由於日夜受熱改變,導致海洋、陸地升降溫。白天時,陸地加熱快速形成低壓,風由海吹向陸地;晚上時,陸地快速降溫形成高壓,所以風從陸地吹向海洋。

海風、陸風示意圖。

  山谷風的形成,也是跟日夜地表散、受熱程度差異所導致的。白天,山頂處受熱快速,升溫快,因此形成低壓,相對谷底則為高壓,故有風自山谷吹向山頭,稱之為「谷風」;晚上時,山頂散熱速度較快,山谷則因地形包覆而散熱較慢,山谷於是形成低壓,山頭則為高壓,出現由山頭吹向山谷的「山風」。通常晚上在山谷中,由於冷空氣下壓,會將谷底的暖空氣抬升,造成谷中的逆溫現象(低海拔溫度較低,高海拔溫度較高),在登山紮營的實務上,也就很少紮營於谷底,以免夜晚失溫。

 
山、谷風示意圖。

  除了上述三種地方風系之外,還有一種經常被提到的,就是「焚風」。焚風又名火燒風,其形成原因與地形、水氣含量等有相當大的關係。由於水比熱較大的影響,當空氣上升時,降溫速度會比沒有水氣的乾空氣來的慢(就像是海洋降溫比陸地慢一樣),平均狀態之下,乾空氣每上升100公尺,約下降攝氏1度,而濕空氣每上升100公尺,則約下降攝氏0.6度(通常是0.4度到0.8度均有可能,視水氣含量多寡而決定,水氣越多,降溫越慢)。當帶有水氣風遇到高山阻隔,空氣隨著地勢抬升而降溫,溼空氣中的水氣達露點溫度後開始凝結,並在迎風坡發生降水事件;降水過後,我們概括將繼續越嶺的空氣視為乾空氣,至背風坡成為較乾燥的下坡風,乾空氣增溫速度大於迎風坡溼空氣上升時的減溫速度,使得回到平地時,空氣溫度已經高於抬升之前,此種增溫效應所造成的熱風,就稱為焚風。

  在台灣,最常發生焚風的地區是花東縱谷南段到台東平原一帶,其出現的時機通常是北部有颱風經過。颱風從北台灣經過時,其逆時鐘旋轉的氣旋引力會將台灣西南部南海一帶,擁有大量水氣的西南氣流引入,並對台灣南部吹送西南西風,由於強烈低氣壓牽引的力量,使得原本微弱的西南氣流得以越過海拔超過3000公尺的中央山脈,造成山脈西側迎風面大雨,越過山脈後快速下沉增溫,便會導致台東地區有強烈的焚風出現。2009年的莫拉克颱風,引入異常強大的西南氣流,除了造成台灣西南部淹大水,也在東部開始降雨之前,帶來了悶熱不堪的焚風。除了台灣之外,在歐洲,從地中海往北吹送的風越過阿爾卑斯山區,至德國境內下沉,也會產生強烈的焚風;在美國西部洛磯山區,則有特殊的名字「欽諾克風」來稱呼焚風的現象,由於洛磯山脈的高大,所造成的欽諾克風溫差也相當驚人,最高紀錄曾在一日之內,從攝氏-48度升溫至9度,將數十公分厚的積雪給融化。

左圖為焚風示意圖;右圖為台東地區發生焚風後的氣溫狀態。

  在台灣恆春半島,有一種風與焚風類似,我們稱之為「落山風」。落山風與焚風的相同處在於,兩者均會翻越山嶺;但不同處有許多,第一,台灣焚風的原始空氣是西南氣流,擁有大量水氣,而落山風的原始氣流則是東北季風,較為乾燥;第二,台灣焚風多出現在夏季,落山風則是在冬半年較多;第三,落山風因為原始氣流本身較乾,且越過之處為中央山脈尾段,落差不大,因此增溫效應不明顯,還可能因風速效應而有減溫的趨勢。台灣東半年,恆春半島的車城、恆春、楓港一帶會吹起強大的落山風,有時候風速可超過中度颱風的程度,造成危害,但也因為落山風乾燥的特性,為洋蔥帶來適合結球莖的氣候,因此恆春半島也是台灣的洋蔥主要生產地。同樣的風,出現在新竹,則被稱作為「九降風」。

  類似落山風的情形,在歐洲也有。在法國被稱之為「密斯托拉風(mistral)」,其形成原因是在冬季時,大西洋上的亞速高壓和歐陸的溫帶氣旋兩者互相牽引,使得法國一帶有股從北往南的冷冽空氣吹送。其最明顯的位置便是法國東部的隆河谷地,隆河谷地的地勢是北高南低,因此就形成類似落山風的下坡風,再加上狹窄谷地所產生的山谷效應加速,風速強而冷,常造成寒害,也因為此風乾燥強大,使得隆河谷地中氣候較不穩定(夏季時屬於地中海型氣候),因而當地農人混種多種葡萄,使得此處葡萄收成後所釀的酒也較其他區域來的特別。

左圖為等風速線,受地形與氣壓梯度影響,越靠近南部地中海岸,密斯特拉風風速越強;右圖為亞速高壓和溫帶氣旋共同影響示意圖。

  在俄羅斯的高加索地區,也有類似密斯特拉風的形成,稱作布拉風(bora scura)。其形成原因與海陸分布也有關係,高加索山以北是廣大的歐俄平原,屬於大陸性氣候,冬季時嚴寒,氣溫極低,形成強烈的冷高壓系統;高加索山以南受到黑海、裏海調劑氣溫,氣候較為溫暖,形成低壓。由於高加索山南北兩側溫差過大,所形成的氣壓梯度力也極強,因此當北方的冷空氣越過高加索山脈狹小的山口,原本氣壓差就已經很大所造成的強風,再受到山谷效應加速的影響,一股作氣衝下高加索山南側,形成了極為嚴寒的布拉風。雖然布拉風也有海拔降低時的增溫效應,但由於原氣流的溫度實在太低,因此仍然會造成高加索南部嚴重的寒害。布拉風盛行時,平均風速可超過40m/s,溫度降至攝氏-27度左右。

  看完了上述幾種風之後,最後再補充熱帶乾燥地區會產生的風系,分別是坎辛風與西蒙風。坎辛風是北非蘇丹、埃及一帶的名稱,其形成原因是夏季時,沙漠地區快速增溫,所形成的局部低壓造成了局部的強烈對流,坎辛風會帶起大量沙塵,造成沙塵暴。在西北非地區,受到氣壓影響,這類的風會往北吹送過地中海,由於高溫,可以快速的吸收地中海的水氣,來到了北地中海沿岸後,形成了潮濕悶熱的風,稱之為西洛可風。在衛星圖上,也經常可以看到撒哈拉沙漠的沙塵,乘著西洛可風而飄洋過海,來到南歐地區。西蒙風與坎辛風相似,是阿拉伯地區對於這種夾帶沙塵的熱風的稱呼。

利比亞、突尼西亞一帶的西洛可風攜帶沙塵吹至南歐。

  地方風系對於各個不同區域的發展有不小的關聯,尤其是對於農業的發展有著莫大關係。以上這些是在課本、網路以及一般書籍中常見到的地方風,其他還有很多因不同地區、民族、國家而命名的不同地方風,都讓一地的風貌有所特殊性,各位以後如果有看到其他地方風系,再一起來分享吧。


◎後記

  本文感謝台大地理所溫佳芸、台大大氣系郭子仙兩位學姊提供意見並指正,也感謝師大地理的小杉杉協助訂正錯字。

1 則留言:

  1. 您好,有個問題想請教:

    據維基百科載,赤壁之戰中,周瑜可能還隱瞞一個氣候學的事實。在洞庭湖一帶,因為地形風的原因,當天氣放晴時,可能會逆吹東南風。這一點是北方長大的曹操所始料未及,而成為長江水邊長大者的地利。

    請問這地形風,會是何種型態之地形風,是水陸日照夜晚溫差造成的嗎?還請為我演說,謝謝。

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