风的形成乃是空气流动的结果。风能利用形成主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能。
风就是水平运动的空气,空气产生运动,主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。在赤道和低纬度地区,太阳高度角大,日照时间长,太阳辐射强度强,地面和大气接受的热量多、温度较高;再高纬度地区太阳高度角小,日照时间短,地面和大气接受的热量小,温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异,形成了南北之间的气压梯度,使空气作水平运动,风应沿水平气压梯度方向吹,即垂直与等压线从高压向低压吹。
地球在自转,使空气水平运动发生偏向的力,称为地转偏向力,这种力使北半球气流向右偏转,南半球向右偏转,所以地球大气运动除受气压梯度力外,还要受地转偏向里的影响。大气真实运动是这两力综合影响的结果。
实际上,地面风不仅受这两个力的支配,而且在很大程度上受海洋、地形的影响,山隘和海峡能改变气流运动的方向,还能使风速增大,而丘陵、山地却磨擦大使风速减少,孤立山峰却因海拔高使风速增大。因此,风向和风速的时空分布较为复杂。
在有海陆差异对气流运动的影响,在冬季,大陆比海洋冷,大陆气压比海洋高风从大陆吹向海洋。夏季相反,大陆比海洋热,风从海洋吹向内陆。这种随季节转换的风,我们称为季风。所谓的海陆风也是白昼时,大陆上的气流受热膨胀上升至高空流向海洋,到海洋上空冷却下沉,在近地层海洋上的气流吹向大陆,补偿大陆的上升气流,低层风从海洋吹向大陆称为海风,夜间(冬季)时,情况相反,低层风从大陆吹向海洋,称为陆风。
在山区由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡,夜间由平原或山坡吹向,前者称为谷风,后者称为山风。这是由于白天山坡受热快,温度温度高于山谷上方同高度的空气温度,坡地上的暖空气从山坡流向谷地上方,谷地的空气则沿着山坡向上补充流失的空气,这时由山谷吹向山坡的风,称为谷风。夜间,山坡因辐射冷却,其降温速度比同高度的空气交快,冷空气沿坡地向下流入山谷,称为山风。
此外,不同的下垫面对风也有影响,如城市、森林、冰雪覆盖地区等都有相应的影响。光滑地面或摩擦小的地面使风速增大,粗糙地面使风速减小等。
大气压不同 由于各地区受太阳辐射不同导致各地区的气压不同 形成气压梯度
气流就会从高压流向低压 风就形成了
要理解风的成因,先要弄清两个关键的概念:空气和气压。空气的构成包括:氮分子(占空气总体积的78%)、氧分子(约占 21%)、水蒸气和其他微量成分。所有空气分子以很快的速度移动着,彼此之间迅速碰撞,并和地平线上任何物体发生碰撞。
气压可以定义为:在一个给定区域内,空气分子在该区域施加的压力大小。一般而言,在某个区域空气分子存在越多,这个区域的气压就越大。相应来说,风是气压梯度力作用的结果。 低气压而气压的变化,有些是风暴引起的,有些是地表受热不均引起的,有些是在一定的水平区域上,大气分子被迫从气压相对较高的地带流向低气压地带引起的。
风形成的根本原因由多个因素:
一是地球的自转。空气在地球表面覆盖,由于地球的自转导致空气随地球转动而转动,空气的流动就形成了风。比如南半球的西风带就是这样形成的——在北半球的同纬度地区也应该有这个风带,,只是方向相反,应该叫东风带,由于北半球多陆地、高山,阻断了这个风带的存在。
二是地球的公转角度。地球绕太阳运动时(公转),并不是平面运动,而是地轴与公转面有个斜角,从而造成了地球表面接受太阳照射的角度和时间不同,进而造成了地面温度的变化,影响到空气温度的变化。在一个水平面上,气温高,气压就小,温度低,气压就高。空气总是从气压高的地方流动,比如中国冬季总刮北风就是这个原因。
太阳辐射造成地面受热不均,引起各地气压不一致,形成气压差,就是风。