科学认知西风带

    赵桂香

    西风带，又称暴风圈、盛行西风带，位于南北半球的中纬度35°～65°，由于该区域空气常年自西向东运动而得名。

    西风带的形成与地球自转密不可分，中纬度气流向极地输送，原本应该是北半球为南风，南半球为北风，但由于地球自转产生的偏向力作用于其前进方向的右侧，使得南风变成了西南风，而北风则变成了西北风。西风带在对流层中上部和平流层下部最为明显，而在地表附近，则是南半球更为明显。另外，该区域还极易形成温带气旋，常常是一个气旋尚未“结束使命”，另一个气旋已经“登场”。

    西风是西风带的盛行风，风力强劲且持久，尤其在对流层高层300百帕以上，常常达到40～50米/秒，甚至60米/秒以上。海洋上风浪更大，陆地迎风坡地带则温和多雨。

    西风带的环流特征对中、高纬度的天气具有重要意义，一般分为两大类：一是纬向环流型，其特点为中高纬度以平直西风为主，多短波槽活动，造成下游多阴雨天气，但不易产生寒潮。二是经向环流型，中高纬度常形成南北跨度较大的深厚高空槽，槽前后冷暖空气交汇剧烈，极易产生大范围雨雪、大风、强降温等恶劣天气。

    

    西风带可借极地冷空气之手，促使中纬度短波槽形成发展。多数时候，影响我国的冷空气来自高纬地区，常常先在贝加尔湖以西或西侧堆积，在冷空气逐步向南侵袭的过程中，使得中纬度西风带上的等压面下降，形成阶梯槽或一个又一个的短波槽，这些短波槽后的冷空气与槽前的西南暖湿气流不断交汇，造成持续的阴雨天气。

    西风带可与中低纬度系统相互作用，带来大范围降水、降温。西风带中的短波槽，在东移过程中，由于极地冷空气的不断补充、西南暖湿气流的不断输送，常常与高原槽或南支槽合并加深为西风槽，环流经向度加大，冷暖空气在河套地区到华北地区强烈交汇，造成大范围降水。由于环流经向度大、槽后冷空气势力强且地面往往有锋面形成，因此，降水过后，还会有大风、剧烈降温等天气。

    西风带可与海上系统相互作用，带来狂风暴雨。西风带中的短波槽总是自西向东移动，在其东移过程中，不同季节会“遭遇不同对手”。夏季尤其是七八月，当短波槽遇上副热带高压，它们往往“密切合作”，携手给北方地区带来狂风暴雨；当台风在副热带高压“庇护”下，其残余会一路向北，而当其并入短波槽中时，它们会联合起来，造成我国东北地区大范围降水，常会引发洪涝等灾害。

    

    西风带常年吹偏西风，风速很大，被称为“魔鬼地带”。北纬40°～60°区域，多陆地分布，受陆地阻挡，海上风速降低很多；而南纬40°～60°为辽阔海洋所环绕，由于没有陆地的阻挡，海面上常形成一个自西向东的环流，使得这个海区的风速不断加大，形成巨浪。航船经过这里犹如开水锅中的小米粒，不停地上下颠簸，有被瞬间吞噬的危险。1991年3月6日，我国“极地”号南极考察船航行到南纬55°处，遇到35米/秒的强风，浪高达20米，山一样的巨浪呼啸而至，将船尾盘结的粗缆绳全部打散，冲入海里。可见，西风带给船只的航行带来了巨大威胁。

    火箭发射是一项高风险的复杂系统工程，极易受到外界因素影响，如雷电、降雨、温度、风等气象条件，而其中高空风对发射的影响最为显着。影响火箭发射的高空风一般指距离地面5～20千米的风。火箭在飞行过程中会穿越大风区，遭受强烈的气流冲击，从而影响火箭的飞行姿态。如果风速过大，还可能导致箭体弯曲变形，损坏火箭结构甚至导致解体。

    对于火箭来说，高空风就像设在空中的一道“生死通行卡”，必须闯过这道关卡，才能使火箭顺利入轨。多年来，研究人员试图在火箭设计时就考虑这一因素，但发现这样可能会增加箭体重量等，从而影响火箭正常发射。因此，火箭发射时就需要天气预报的保障，以避开高空风过大的时刻，保证火箭顺利发射。

    

    西风带改变了欧美农业种植结构。阿尔卑斯山脉是中欧温带大陆性湿润气候和南欧亚热带夏干气候的分界线，西起法国东南部的尼斯附近地中海海岸，呈弧形向北向东延伸，对西风几乎没有阻挡，西风得以顺利地深入地势较平的西欧，使得西欧成为受西风影响最大的地区。而同纬度的美洲大陆西岸多为南北走向的山脉，西风经过这里会“绕道而行”，使得同纬度的美洲大陆与西欧形成了不同的气候，也就造就了不同的农牧业种植结构。

    阿尔卑斯山南麓的希腊、意大利和西班牙，受西风和地中海气候共同影响。夏季，西风受地中海副热带高气压带阻挡，使得这里干旱少雨；冬季，西风则为地中海沿岸带来大西洋的水汽，降水充沛。因而在夏季，希腊人种植耐旱的橄榄树和无花果树；罗马人建造引水渠，以便灌溉。这种气候也造就了地中海地区的优质葡萄酒。充足的日照、充分的热量、适中且集中的降水量，是葡萄顺利生长成熟、形成高品质浆果的必要条件，用这些葡萄酿造出的葡萄酒格外甜美。

    西风带形成了西北欧独特的饮食文化。在不列颠群岛，全年的气压形势大多为南高北低，盛行偏西风，受大西洋气团影响很深，雨天多，光照少。由于光照稀少，英国和法国北部产出的小麦质量和产量都远低于东欧，但英国东南部的小麦却非常适合制作饼干和面包；而阴冷潮湿的天气，使得西北欧的牧草茂盛，畜牧业非常发达。因此，盛产肉类、羊毛和奶制品的农场在西北欧非常多见，西北欧人也格外钟爱品种丰富、醇厚浓香的奶酪。

    西风带影响了人类历史。诸葛亮靠东风草船借箭，欧洲人则借西风实现许多梦想。哥伦布是15世纪意大利着名的航海家，鲜为人知的是，哥伦布在航海时借助西风带减少了36天的航行。他先把船开往非洲，借着哈德莱环流提供的信风，畅通无阻地到达加勒比海；当返回欧洲时，再把船驶回西风带，借助西风强劲的动力顺利返航。西班牙人借助西风从美洲运来金银购买东方货物，但泛滥的金银却让欧洲出现了通货膨胀。同样借助西风，法国把加勒比海的蔗糖运回欧洲，大大降低了糖的价格，让宫廷甜点得以走入千家万户。然而，“脾气暴躁”的西风也带来了变幻莫测的天气，使得船难时有发生。为了风险对冲，欧洲的保险业随着航海业的发展而得到蓬勃发展。与此同时，南半球的西风漂流带，也被开辟成快船航路，通过这条航线，澳洲的羊毛和黄金被运回英国伦敦，但也有无数的航船残骸被留在了澳大利亚墨尔本的海滩。

    西风把大西洋上的冷气团和暖气团送到欧洲，冷暖气团分别带来晴雨天气。气象学家根据对西风带的预报来了解欧洲的天气，从而为战争所用，如中世纪晚期英法大战、第二次世界大战中的盟军登陆等，无一不渗透着对西风的利用，这些战争不仅改变了欧洲历史，也影响了整个人类历史。

    如今，这一切都被新的航运所取代。有了高科技保障，人类便有了更多选择和自信。我国的南极科考就曾多次穿越魔鬼西风带而顺利进入冰区、到达南极，圆满完成科考任务。

    乘飞机去美国，飞机不直接穿越海峡而是常常绕道北极，这是为何？原来，飞机航线的设计一般考虑以下因素：一是航线必须符合国际航空的空间管制，二是选择从出发地到目的地的最短距离，以减少飞行时间，降低飞行成本；三是飞行安全。

    

    从地图上看，横跨太平洋是最为便捷的路线。但地球是一个球体，并不像二维平面那幺简单。地球上任意两点间的距离，是通过这两点和地心的平面与地球表面相交之后形成的一段劣弧，被称为“大圆航线”。飞机绕道北极实际上走了球面几何的最短距离。以上海飞往洛杉矶为例，去程的航线要比大圆航线偏南一点，飞过日本之后直接从北太平洋上方穿过，虽然绕了远路，但总的飞行时间却会缩短，这是由于借助了北半球中纬度地区对流层顶部和平流层底部间一股强劲的西风，而从洛杉矶返回上海由于受西风带逆风的影响，要比去程长2个小时。另外，太平洋是世界上最大的海洋，可供备降的机场很少，飞机一旦发生故障，后果不堪设想。因此，为了安全起见，国际航行一般不采用直接飞越太平洋的做法。

    我们不禁感叹，幸而有西风带，才借助了极地冷空气之手，让南来的水汽在我们这里停留，产生降水，滋养生命；也正是西风带，才让我们的国际飞行变得省时省力；还是西风带，让我们享受到了阳光明媚，也有了丰富多样的世界饮食文化，贸易繁荣甚至改变人类历史，但它也暗藏着“杀机”。因此，如何科学认知西风带，减少其带来的不利影响，还需要我们不断求索！