[科普中國(guó)]-旋衡風(fēng)

定義

當(dāng)空氣質(zhì)點(diǎn)做強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌跡曲率甚大，故在這類空氣運(yùn)動(dòng)中，離心力變得很重要，因?yàn)殡x心力與風(fēng)速的二次方成正比，而科氏力只與風(fēng)速的一次方成正比，當(dāng)風(fēng)速大，曲率半徑小時(shí)，科氏力仍然可能被忽略。這種情況下，氣壓梯度力同離心力處于平衡。一般稱這樣的平衡運(yùn)動(dòng)為旋衡風(fēng)。1

旋衡風(fēng)流型若用Vc表示旋衡風(fēng)，則有：

很顯然，當(dāng)R > 0時(shí)，必須有 ，即中心為低壓；當(dāng)R ，中心也為低壓?？梢娦怙L(fēng)只在中心為低壓的天氣系統(tǒng)中才會(huì)發(fā)生。圖1 給出了兩種情況下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

由此得出旋衡風(fēng)平衡包括兩種流型：由于離心力方向不同，旋衡風(fēng)可能有氣旋性圓周運(yùn)動(dòng)和反氣旋性圓周運(yùn)動(dòng)。無(wú)論哪種流型，氣壓梯度力都指向圓心方向，使環(huán)流的中心區(qū)域?yàn)榈蛪骸?/p>

由于只考慮了兩種力，必須有些其他的假設(shè)：旋衡風(fēng)平衡必須是無(wú)摩擦的，風(fēng)矢量一直和等高線保持平行，流動(dòng)是小尺度的或者處于赤道附近（科氏力近似為零）。1

判別依據(jù)如果我們?cè)谧匀唤缂僭O(shè)一種流動(dòng)是旋衡風(fēng)的話，科氏力被定義為零。因此必須有一種方法來(lái)判斷科氏力是否可以忽略。如果離心力和科氏力之比很大，旋衡風(fēng)平衡的假設(shè)便可以成立。這個(gè)比率稱為羅斯貝數(shù)： 。（V 為風(fēng)速，r 為旋轉(zhuǎn)半徑的絕對(duì)值，f 為地轉(zhuǎn)參數(shù)。）1

發(fā)生實(shí)例對(duì)于中緯度地區(qū)，陸龍卷和旋風(fēng)大致滿足旋衡風(fēng)的條件，它們都是小尺度天氣系統(tǒng)。

在低緯度地區(qū)，由于科氏力比較小，旋衡風(fēng)的平衡條件相對(duì)比較容易滿足，系統(tǒng)的水平尺度相對(duì)較大，水平尺度L ~ 105m的系統(tǒng)也有可能出現(xiàn)旋衡風(fēng)。這有可能是熱帶地區(qū)多中尺度渦旋系統(tǒng)的原因之一。1