科學認知西風帶

趙桂香

西風帶，又稱暴風圈、盛行西風帶，位于南北半球的中緯度35°～65°，由于該區域空氣常年自西向東運動而得名。

西風帶的形成與地球自轉密不可分，中緯度氣流向極地輸送，原本應該是北半球為南風，南半球為北風，但由于地球自轉產生的偏向力作用于其前進方向的右側，使得南風變成了西南風，而北風則變成了西北風。西風帶在對流層中上部和平流層下部最為明顯，而在地表附近，則是南半球更為明顯。另外，該區域還極易形成溫帶氣旋，常常是一個氣旋尚未“結束使命”，另一個氣旋已經“登場”。

西風是西風帶的盛行風，風力強勁且持久，尤其在對流層高層300百帕以上，常常達到40～50米/秒，甚至60米/秒以上。海洋上風浪更大，陸地迎風坡地帶則溫和多雨。

西風帶的環流特征對中、高緯度的天氣具有重要意義，一般分為兩大類：一是緯向環流型，其特點為中高緯度以平直西風為主，多短波槽活動，造成下游多陰雨天氣，但不易產生寒潮。二是經向環流型，中高緯度常形成南北跨度較大的深厚高空槽，槽前后冷暖空氣交匯劇烈，極易產生大范圍雨雪、大風、強降溫等惡劣天氣。

西風帶可借極地冷空氣之手，促使中緯度短波槽形成發展。多數時候，影響我國的冷空氣來自高緯地區，常常先在貝加爾湖以西或西側堆積，在冷空氣逐步向南侵襲的過程中，使得中緯度西風帶上的等壓面下降，形成階梯槽或一個又一個的短波槽，這些短波槽后的冷空氣與槽前的西南暖濕氣流不斷交匯，造成持續的陰雨天氣。

西風帶可與中低緯度系統相互作用，帶來大范圍降水、降溫。西風帶中的短波槽，在東移過程中，由于極地冷空氣的不斷補充、西南暖濕氣流的不斷輸送，常常與高原槽或南支槽合并加深為西風槽，環流經向度加大，冷暖空氣在河套地區到華北地區強烈交匯，造成大范圍降水。由于環流經向度大、槽后冷空氣勢力強且地面往往有鋒面形成，因此，降水過后，還會有大風、劇烈降溫等天氣。

西風帶可與海上系統相互作用，帶來狂風暴雨。西風帶中的短波槽總是自西向東移動，在其東移過程中，不同季節會“遭遇不同對手”。夏季尤其是七八月，當短波槽遇上副熱帶高壓，它們往往“密切合作”，攜手給北方地區帶來狂風暴雨；當臺風在副熱帶高壓“庇護”下，其殘余會一路向北，而當其并入短波槽中時，它們會聯合起來，造成我國東北地區大范圍降水，常會引發洪澇等災害。

西風帶常年吹偏西風，風速很大，被稱為“魔鬼地帶”。北緯40°～60°區域，多陸地分布，受陸地阻擋，海上風速降低很多；而南緯40°～60°為遼闊海洋所環繞，由于沒有陸地的阻擋，海面上常形成一個自西向東的環流，使得這個海區的風速不斷加大，形成巨浪。航船經過這里猶如開水鍋中的小米粒，不停地上下顛簸，有被瞬間吞噬的危險。1991年3月6日，我國“極地”號南極考察船航行到南緯55°處，遇到35米/秒的強風，浪高達20米，山一樣的巨浪呼嘯而至，將船尾盤結的粗纜繩全部打散，沖入海里。可見，西風帶給船只的航行帶來了巨大威脅。

火箭發射是一項高風險的復雜系統工程，極易受到外界因素影響，如雷電、降雨、溫度、風等氣象條件，而其中高空風對發射的影響最為顯著。影響火箭發射的高空風一般指距離地面5～20千米的風。火箭在飛行過程中會穿越大風區，遭受強烈的氣流沖擊，從而影響火箭的飛行姿態。如果風速過大，還可能導致箭體彎曲變形，損壞火箭結構甚至導致解體。

對于火箭來說，高空風就像設在空中的一道“生死通行卡”，必須闖過這道關卡，才能使火箭順利入軌。多年來，研究人員試圖在火箭設計時就考慮這一因素，但發現這樣可能會增加箭體重量等，從而影響火箭正常發射。因此，火箭發射時就需要天氣預報的保障，以避開高空風過大的時刻，保證火箭順利發射。

西風帶改變了歐美農業種植結構。阿爾卑斯山脈是中歐溫帶大陸性濕潤氣候和南歐亞熱帶夏干氣候的分界線，西起法國東南部的尼斯附近地中海海岸，呈弧形向北向東延伸，對西風幾乎沒有阻擋，西風得以順利地深入地勢較平的西歐，使得西歐成為受西風影響最大的地區。而同緯度的美洲大陸西岸多為南北走向的山脈，西風經過這里會“繞道而行”，使得同緯度的美洲大陸與西歐形成了不同的氣候，也就造就了不同的農牧業種植結構。

阿爾卑斯山南麓的希臘、意大利和西班牙，受西風和地中海氣候共同影響。夏季，西風受地中海副熱帶高氣壓帶阻擋，使得這里干旱少雨；冬季，西風則為地中海沿岸帶來大西洋的水汽，降水充沛。因而在夏季，希臘人種植耐旱的橄欖樹和無花果樹；羅馬人建造引水渠，以便灌溉。這種氣候也造就了地中海地區的優質葡萄酒。充足的日照、充分的熱量、適中且集中的降水量，是葡萄順利生長成熟、形成高品質漿果的必要條件，用這些葡萄釀造出的葡萄酒格外甜美。

西風帶形成了西北歐獨特的飲食文化。在不列顛群島，全年的氣壓形勢大多為南高北低，盛行偏西風，受大西洋氣團影響很深，雨天多，光照少。由于光照稀少，英國和法國北部產出的小麥質量和產量都遠低于東歐，但英國東南部的小麥卻非常適合制作餅干和面包；而陰冷潮濕的天氣，使得西北歐的牧草茂盛，畜牧業非常發達。因此，盛產肉類、羊毛和奶制品的農場在西北歐非常多見，西北歐人也格外鐘愛品種豐富、醇厚濃香的奶酪。

西風帶影響了人類歷史。諸葛亮靠東風草船借箭，歐洲人則借西風實現許多夢想。哥倫布是15世紀意大利著名的航海家，鮮為人知的是，哥倫布在航海時借助西風帶減少了36天的航行。他先把船開往非洲，借著哈德萊環流提供的信風，暢通無阻地到達加勒比海；當返回歐洲時，再把船駛回西風帶，借助西風強勁的動力順利返航。西班牙人借助西風從美洲運來金銀購買東方貨物，但泛濫的金銀卻讓歐洲出現了通貨膨脹。同樣借助西風，法國把加勒比海的蔗糖運回歐洲，大大降低了糖的價格，讓宮廷甜點得以走入千家萬戶。然而，“脾氣暴躁”的西風也帶來了變幻莫測的天氣，使得船難時有發生。為了風險對沖，歐洲的保險業隨著航海業的發展而得到蓬勃發展。與此同時，南半球的西風漂流帶，也被開辟成快船航路，通過這條航線，澳洲的羊毛和黃金被運回英國倫敦，但也有無數的航船殘骸被留在了澳大利亞墨爾本的海灘。

西風把大西洋上的冷氣團和暖氣團送到歐洲，冷暖氣團分別帶來晴雨天氣。氣象學家根據對西風帶的預報來了解歐洲的天氣，從而為戰爭所用，如中世紀晚期英法大戰、第二次世界大戰中的盟軍登陸等，無一不滲透著對西風的利用，這些戰爭不僅改變了歐洲歷史，也影響了整個人類歷史。

如今，這一切都被新的航運所取代。有了高科技保障，人類便有了更多選擇和自信。我國的南極科考就曾多次穿越魔鬼西風帶而順利進入冰區、到達南極，圓滿完成科考任務。

乘飛機去美國，飛機不直接穿越海峽而是常常繞道北極，這是為何？原來，飛機航線的設計一般考慮以下因素：一是航線必須符合國際航空的空間管制，二是選擇從出發地到目的地的最短距離，以減少飛行時間，降低飛行成本；三是飛行安全。

從地圖上看，橫跨太平洋是最為便捷的路線。但地球是一個球體，并不像二維平面那么簡單。地球上任意兩點間的距離，是通過這兩點和地心的平面與地球表面相交之后形成的一段劣弧，被稱為“大圓航線”。飛機繞道北極實際上走了球面幾何的最短距離。以上海飛往洛杉磯為例，去程的航線要比大圓航線偏南一點，飛過日本之后直接從北太平洋上方穿過，雖然繞了遠路，但總的飛行時間卻會縮短，這是由于借助了北半球中緯度地區對流層頂部和平流層底部間一股強勁的西風，而從洛杉磯返回上海由于受西風帶逆風的影響，要比去程長2個小時。另外，太平洋是世界上最大的海洋，可供備降的機場很少，飛機一旦發生故障，后果不堪設想。因此，為了安全起見，國際航行一般不采用直接飛越太平洋的做法。

我們不禁感嘆，幸而有西風帶，才借助了極地冷空氣之手，讓南來的水汽在我們這里停留，產生降水，滋養生命；也正是西風帶，才讓我們的國際飛行變得省時省力；還是西風帶，讓我們享受到了陽光明媚，也有了豐富多樣的世界飲食文化，貿易繁榮甚至改變人類歷史，但它也暗藏著“殺機”。因此，如何科學認知西風帶，減少其帶來的不利影響，還需要我們不斷求索！