常見的地理效應① | 焚風效應

山脈高峻能阻隔季風，形成雨影效應。在迎風坡一面降水增多，背風坡降水較少氣流翻過山嶺時在背風坡絕熱下沉而形成乾熱的風。J.漢恩是最先解釋並研究了這種現象。當氣流經過山脈時，沿迎風坡上升冷卻，在所含水汽達飽和之前按幹絕熱過程降溫，達飽和後，按溼絕熱直減率降溫，並因發生降水而減少水分。過山後空氣沿背風坡下沉，按幹絕熱直減率增溫，故氣流過山後的溫度比山前同高度上的溫度高得多，溼度也顯著減少。亞洲的阿爾泰山、歐洲的阿爾卑斯山、北美的落基山東坡等都是著名的焚風出現區。中國不少地區有焚風，比較明顯的如天山南坡，太行山東坡，大興安嶺東坡的焚風現象，其增溫影響甚至在多年月平均氣溫直減率上也可促使作物、水果早熟，強大的焚風可造成乾熱風害和森林火災。冬季強焚風可引起山區雪崩等。焚風, 其英文名稱直接借用德文源詞，最早是指氣流越過阿爾卑斯山後在德國、奧地利和瑞士山谷的一種熱而乾燥的風。實際上在世界其他地區也有焚風，如北美的落基山、中亞西亞山地、高加索山、中國新疆吐魯番盆地，甚至太行山東麓也曾出現過焚風焚風（Föhn wind）是出現在山脈背面，由山地引發的一種局部範圍內的空氣運動形式——過山氣流在背風坡下沉而變得乾熱的一種地方性風。焚風往往以陣風形式出現，從山上沿山坡向下吹。焚風這個名稱來自拉丁語中的favonius（溫暖的西風），德語中演變為Föhn，最早主要用來指越過阿爾卑斯山後在德國、奧地利谷地變得乾熱的氣流。  在世界各地山脈幾乎都有類似的風，對類似的現象還有類似的地區性的稱呼，比如在智利的安第斯山脈這樣的焚風被稱為帕爾希風（Puelche），在阿根廷同樣的焚風被稱為Zonda，美國落基山脈東側的焚風叫欽諾克風（Chinook），在加利福尼亞州南部被稱為聖安娜風（Santa Ana），在墨西哥被稱為倉裘風（Chanduy）。此外在其它許多地區還有許多不同的稱呼。   布拉風是一種類似焚風的冷風，布拉風的名字來源於克羅埃西亞和黑山的愛琴海岸。 一般來說，在中緯度相對高度不低於800~1000米的任何山地都會出現焚風現象，甚至更低的山地也會產生焚風效應。1956年11月13、14日太行山東麓石家莊氣象站曾觀測到在短時間內氣溫升高10.9℃的焚風現象。焚風可以促進春雪消融，作物早熟；同時，也易引起森林火災、乾旱等自然災害。  「焚風」在世界很多山區都能見到，但以歐洲的阿爾卑斯山，美洲的落基山，原蘇聯的高加索最為有名。阿爾卑斯山脈在刮焚風的日子裡，白天溫度可突然升高20℃以上，初春的天氣會變得像盛夏一樣，不僅熱，而且十分乾燥，經常發生火災。強烈的焚風吹起來，能使樹木的葉片焦枯，土地龜裂，造成嚴重旱災。     在中國，焚風地區也到處可見，但不如上述地區明顯。如天山南北、秦嶺腳下、川南丘陵、金沙江河谷、大小興安嶺、太行山下、皖南山區都能見到其蹤跡。  焚風是如何形成的呢？氣象專家介紹，焚風是山區特有的天氣現象。它是由於氣流越過高山後下沉造成的。當一團空氣從高空下沉到地面時，每下降1000米，溫度平均升高6.5攝氏度。這就是說，當空氣從海拔四千至五千米的高山下降至地面時，溫度會升高20攝氏度以上，使涼爽的氣候頓時熱起來，這就是「焚風」產生的原因。上面提到的臺灣臺東市焚風，它的形成就是西南氣流在越過中央山脈後，溼氣遭到阻擋，水汽蒸發從而形成了乾熱的焚風。 焚風的害處很多。它常常使果木和農作物乾枯，降低產量，使森林和村鎮的火災蔓延並造成損失。十九世紀，阿爾卑斯山北坡幾場著名的大火災，都是發生在焚風盛行時期的。

焚風在高山地區可大量融雪，造成上遊河谷洪水泛濫；有時能引起雪崩。如果地形適宜，強勁的焚風又可造成局部風災，颳走山間農舍屋頂，吹倒莊稼，拔起樹木，傷害森林，甚至使湖泊水面上的船隻發生事故。 

2002年11月14日夜間，焚風在奧地利部分地區形成強烈風暴，並以高達160公裡的時速襲擊了所有農田和村莊。焚風暴所過之處，數百棟民房屋頂被風颳跑或壓垮，許多大樹被連根拔起或折斷，電力供應和電話通訊中斷，公路鐵路交通受阻。此次焚風造成二人喪生，以及數百萬歐元經濟損失。   2004年5月11日，臺灣的臺東市颳起焚風，40.2攝氏度的高溫創下了臺東百年紀錄。當日中午12時57分，臺東市區突然颳起強烈的焚風，室內外溫度如烤箱般急速上升。至13時14分，氣溫飆升到40.2攝氏度，當地居民苦不堪言。有些民眾打開冷氣，躲在屋內，有些民眾帶著小孩，跑到郊外清澈的溪流裡消暑。農民們更是叫苦連天，因為最怕熱的荖葉和茶樹在勁吹的焚風中慢慢枯萎。   

在高山地區，焚風還會造成融雪，使上遊河谷洪水泛濫，有時還會導致雪崩。   此外，焚風天氣出現時，許多人會出現不適症狀，如疲倦、抑鬱、頭痛、脾氣暴躁、心悸和浮腫等。醫學氣象學家認為，這是由焚風的乾熱特性以及大氣電特性的變化對人體影響引起的。

當然，焚風有時也能帶來益處。如北美的落基山，冬季積雪深厚，春天焚風一吹，積雪很快消融，雪水使大地長滿茂盛的青草，為家畜提供了草場，因而當地人把焚風稱為「吃雪者」。一些程度較輕的焚風，能增高當地熱量，提早玉米和果樹的成熟期，如前蘇聯高加索和塔什幹綠洲的居民，便把焚風稱為「玉蜀黍風」。   按照熱力學理論焚風與其它風一樣是由於氣壓不同而形成的，山背風面的氣壓低。在迎風面空氣上升，溫度幹絕熱下降（隨氣壓的下降溫度下降，熱量不散發），這個下降速度約為每上升100米氣溫下降1攝氏度。當氣溫下降到露點時空氣的相對溼度達到100%，在這種情況下空氣繼續上升就開始進入溼絕熱降溫的過程了。在這個過程中水不斷凝結出來，而空氣的相對溼度保持在100%。這個過程中氣溫下降的速度為約0.6度/100米。凝結出來的水在山的迎風面形成雲，假如空氣繼續不斷上升會產生雨和雪。從山的背風面看上去可以看到山脊上形成一堵雲牆，而它的後面則是藍天。假如焚風非常強的話，也有可能將降雨區帶道背風面。   在山脊背後空氣開始下降，按照這個理論空氣下降的原因是山兩邊的氣壓差。在下降過程中空氣隔熱升溫（隨氣壓上升而溫度上升，不吸收熱），但由於空氣的相對溼度隨溫度上升而下降，這個升溫過程完全是幹的，沒有水蒸發的過程，因此升溫的速度是1度/100米，比空氣在迎風面上升時要高。同時空氣的相對溼度不斷降低，造成了乾燥的熱風。   熱力學理論非常形象地解釋了焚風形成的原因，因此它也常常被列入教科書中。但是這個理論有許多不足之處，比如：   1. 有時焚風在迎風面沒有形成雲或降水的情況下也會形成；   2. 有時迎風面上升的空氣並不是在背風面下降的空氣，有時迎風面上升的空氣甚至會流回。   雖然空氣是氣體，但是有時空氣也顯示出液體的特性。在許多情況下空氣中會形成大氣波。大氣波是許多不同的力，比如大氣壓力差、科裡奧利力、引力和阻力相互影響造成的。在許多大氣不穩定狀態下會有大氣波產生。今天對焚風的解釋主要是一個流體力學的動態學理論。  

 今天的解釋焚風是這樣的：一開始的時候在山脈的兩側和周圍的氣象條件是一個幾乎平行的逆溫氣象。一個低壓靠近山脈的一側（背風側），開始吸引山脈這一側的地面冷空氣，並通過山谷吸引迎風側的地面冷空氣和山上的熱空氣。山谷裡的氣流速度不斷提高。假如低壓的吸引力足夠強的話，那麼在山谷周圍遲早會形成超臨界流，山谷對氣流的壓縮更加加強這個效應。很快山谷裡的氣流就達到了其最高速度。上方的熱空氣也被吸引下沉，在背風的山坡上會形成超臨界流。這個效應不斷向山脊擴展，最後整個山脊上都會形成超臨界流。焚風從山谷開始，擴展到整個山脊。   

「梵風」是一種由高原或山脈吹向低地的風，「梵風效應」主要表現為氣流下層絕熱增溫，而且是又幹又熱。 在山區，有時會產生一種奇怪的天氣現象，在高山背風玻的山麓地帶形成一股乾燥而炎熱的下沉氣流，使農作物乾枯或者死亡，甚至還能引起森林火災。氣象學上稱這種氣流為焚風，稱這種現象為焚風現象。 山區出現焚風的原因當氣流與山地坡向垂直或夾角較大時，溼氣流會翻越山坡，對迎風坡和背風坡的氣溫和降水產生不同的影響。    1、山地兩側降水差別較大在迎風坡，溼空氣隨氣流上升而逐漸降溫冷卻，空氣中的水汽逐漸達到飽和狀態。當空氣中的水汽達過飽和時，水分子便會凝結成雲而形成降水，特別是中海拔地段，常形成多雨中心。在一定高度範圍內，降水量隨海拔升高而增加，這一範圍叫最大降水帶；其後因水汽減少，降水量也隨之逐漸減少。在背風坡，空氣順山坡下沉氣溫升高，空氣中的水汽不易達到飽和狀態，故降水較少。    2、山地兩側的氣溫變化當空氣在沿迎風坡運動時，可以把它看成是在做垂直運動，空氣的這種運動過程常常是絕熱進行的。在所含水汽達到飽和之前按幹絕熱直減率（1℃/100m）降溫；當空氣上升到凝結高度（即達飽和狀態）以後，水汽凝結時會釋放出一部分潛熱，對空氣加熱，使空氣上升時冷卻的速度減慢，按溼絕熱直減率（0.5-0.6℃/100m）降溫，並因發生降水而減少水汽含量。空氣過山後，在背風坡已經成為缺少水汽的幹空氣，它順坡下沉基本上是按幹絕熱直減率（1℃/100m）進行增溫的。故氣流過山後的溫度比山前同一高度的溫度高得多，溼度也顯著減少。例如：有一氣流，要翻越一座高度為4000米的山脈，假定其在迎風坡山麓處的溫度為15℃，凝結高度為1000米，由於在凝結高度以下空氣每上升100米氣溫降低１℃，故在高度為1000米處的氣溫為5℃；在凝結高度以上，每上升100米降低0、6℃，那麼這團空氣到達山頂時氣溫將會降至－13℃。如果凝結出的水汽完全降落到了山前，在空氣翻山後，就成了乾燥的氣團。在無水汽的影響下，氣流按每下降100米氣溫升高１℃進行，當氣流到達山底時，將會變成27℃的乾熱風。其氣溫變化可用下圖表示：我國境內高山峻岭很多，不少地方會出現焚風現象。例如河北省石家莊地區，位於太行山東麓，海拔高度相差1000米以上，當氣流越過太行山下降時，石家莊地區常出現焚風效應，日平均氣溫比正常時偏高10℃以上，有時比離山麓較遠的東南部市縣（無焚風效應地區）要高出10℃以上。

焚風是過山氣流在背風坡下沉而變得乾熱的一種地方性風。太焚風是過山氣流在背風坡下沉而變得乾熱的一種地方性風。太行山東坡的焚風現象明顯，對太行山東坡及山前平原有明顯的增溫效應。圖 2 示意冬季某日太行山東坡暖脊示意圖。據此完成 4～5 題。

5．圖中各地等溫線彎曲程度差異較大，主要影響因素可能是4.焚風效應產生於山地背風坡，氣流下沉，氣溫升高，形成乾熱風，有增溫效果。受季風氣候影響，冬季盛行西北風，太行山東坡是冬季風背風坡，產生焚風效應，焚風讓東坡及山前平原明顯增溫，形成了暖脊（脊線上的氣溫比兩側氣溫高）。明白了暖脊的形成原理，就不難理解暖脊的位置與山地的位置是密切相關的，暖脊要緊緊依偎著山地，不離不棄，永遠在山地的背風面.5.等溫線彎曲程度反映了同緯度溫度差異大小，若等溫線彎曲越嚴重，那它與同緯度兩側氣溫差異越大，對於焚風效應來說，說明焚風增溫效果更強；若等溫線彎曲不明顯，說明同溫度溫差不大，對於焚風效應來說，說明焚風增溫不明顯，如我繪製的簡圖，A處與B、C溫差明顯，而D處與E、F溫差較小。那焚風增溫的效果與什麼因素有關呢，那就是下沉氣流的高度，每降低1000米，升溫6℃-7℃，所以，山地越高，下沉氣流增溫越明顯。綜上所述，地勢起伏大小，決定增溫幅度，進一步決定暖脊處等溫線彎曲程度。

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