风：从原子运动到文明演进的无形之力

引言：看不见的永恒存在

走在户外，清风拂过脸颊，树叶轻轻摇曳，发丝随风飘动——我们每时每刻都在与风相遇，却永远无法抓住它的实体。它看不见、摸不着，却拥有移山填海的力量；它无声无息，却能奏响松涛海浪的乐章；它温柔时如母亲轻抚，狂暴时能撕裂大地、掀翻巨轮。

风，是地球大气最基本的运动形式，也是连接天地万物的无形纽带。从赤道到极地，从洋面到山巅，空气永不停歇地流动着，输送着热量与水汽，塑造着地貌与生态，推动着文明的演进。人类对风的认知，从最初的神明崇拜，到经验性的利用，再到现代科学的精准把握，走过了数千年的漫长历程。

很多人会简单地说：“风就是空气流动。“可这个答案只停留在最表层。空气为什么会流动？为什么有时南风有时北风？为什么有的风轻柔拂面，有的风却能摧毁一切？台风、龙卷风、季风、信风……这些形形色色的风，究竟从何而来，又遵循着怎样的规律？

事实上，风的背后藏着一整套贯穿宇宙的底层物理法则——从太阳辐射到热胀冷缩，从气压梯度到地球自转，从地形摩擦到海陆差异。小到窗边一缕微风，大到席卷半球的行星风带，甚至木星表面永不停歇的大红斑风暴，全部遵循着相同的热力与动力规律。读懂了风，你就读懂了地球大气的运行逻辑，读懂了气候与天气的本质，也读懂了人与自然相处的千年智慧。

这篇文章将带你从最基础的物理原理出发，一层层揭开风的神秘面纱。我们会从空气分子的热运动讲起，一步步拓展到全球大气环流、局地风现象、风的地质作用、气象灾害、风能利用，乃至风在人类文化中的印记。无论你是对自然充满好奇的普通读者，还是想要系统了解气象知识的学生，都能在这趟风的旅程中有所收获。

准备好了吗？让我们一起走进风的世界，探寻这股无形之力的全部奥秘。

第一章 风的本质：空气分子的集体奔跑

1.1 空气是什么？不只是”空”的空间

要理解风，首先要理解空气。在日常生活中，我们常常忽略空气的存在——它透明、无味、似乎没有重量，仿佛空间本身就是”空”的。但实际上，空气是一种实实在在的物质，是由无数气体分子组成的混合物。

我们呼吸的空气，主要由78%的氮气、21%的氧气，以及不到1%的氩气、二氧化碳、水蒸气等其他气体组成。这些分子极其微小，一粒灰尘里就包含了数以亿计的分子。它们并不是静止不动的，而是在永不停歇地做着无规则的热运动——互相碰撞、弹开、再碰撞，就像一个挤满了弹珠的巨大箱子，每个弹珠都在高速飞奔。

温度，本质上就是分子热运动剧烈程度的体现。温度越高，分子运动速度越快，互相碰撞得越激烈；温度越低，分子运动越缓慢。夏天的空气之所以让人感觉燥热，就是因为空气分子运动剧烈，撞击皮肤时传递了更多能量；而冬天的冷空气分子运动缓慢，皮肤的热量反而会被带走。

空气虽然轻，但并不是没有重量。一个普通房间里的空气，重量大约有几十公斤。整个地球大气层的总质量，更是达到了惊人的5000万亿吨——相当于5座喜马拉雅山脉的重量。这么重的空气压在地球表面，就产生了我们常说的”气压”。

1.2 气压：空气重量压出来的力

气压，全称大气压强，指的是单位面积上承受的空气柱的重量。就像水里越深的地方水压越大一样，在大气中，海拔越低的地方气压越高，因为上方堆叠的空气更多。海平面的平均气压，我们称之为标准大气压，大约相当于每平方厘米承受1公斤的重量。

你可能会问：既然空气这么重，为什么我们没有被压垮？这是因为我们的身体内部也有空气，内外气压保持平衡，所以感觉不到。就像一个吹满气的气球，内外气压平衡时能保持形状，如果把内部空气抽走，外部气压立刻就会把气球压扁。

气压并不是固定不变的，它最核心的影响因素就是温度。这里有一个最基础的物理规律：热胀冷缩。

当空气受热时，分子运动加剧，互相之间距离拉大，空气体积膨胀，密度变小。同样体积的热空气比冷空气更轻，就会像热气球一样向上浮升。近地面的空气少了，气压自然就降低了，形成”低气压区”。

反过来，当空气冷却时，分子运动减缓，间距缩小，空气体积收缩，密度变大。冷空气更重，就会向下沉降。近地面聚集了更多空气，气压就升高了，形成”高气压区”。

这就是”热低压、冷高压”的基本原理。赤道地区常年被太阳直射，空气受热上升，近地面形成赤道低气压带；两极地区常年严寒，空气冷却下沉，近地面形成极地高气压带。地球上所有的风，追根溯源，都来自于这种冷热不均造成的气压差异。

1.3 水平气压梯度力：风的第一推动力

有了气压差，空气就会流动。物理学中有一个基本规律：流体总是从高压区域流向低压区域，就像水总是从高处流向低处一样。空气也是一种流体，哪里气压高，哪里气压低，空气就会自发地从高压向低压流动，试图拉平气压差。

这种推动空气水平流动的力，就叫做水平气压梯度力。它是风形成的直接原因，也是风的第一推动力。

气压梯度，指的是单位距离内的气压差。就像坡度越陡水流越快一样，气压梯度越大，也就是单位距离内气压差越大，推动空气流动的力就越强，风速自然也就越快。

我们在天气预报里经常看到的”等压线图”，一条条线连接气压相同的地方，就像等高线一样。等压线越密集的地方，说明气压梯度越大，那里的风就越大；等压线越稀疏，风就越小。

如果只有气压梯度力，风向应该和等压线垂直，直直地从高压吹向低压。但现实中的风并不是这样的——在北半球，风向总是会向右偏；在南半球，风向总是向左偏。这是为什么呢？

答案是：地球在自转。

第二章 地球自转的魔法：地转偏向力

2.1 科里奥利力：旋转球体上的偏转效应

地球一刻不停地自西向东旋转着，大约24小时自转一周。站在地面上的我们感觉不到地球在转，但所有在地球表面运动的物体，都会受到地球自转的影响，发生路径偏转。这种由于地球自转而产生的惯性力，就叫做地转偏向力，也叫科里奥利力，以法国数学家科里奥利的名字命名。

很多人第一次听到地转偏向力时会觉得很抽象，我们可以用一个简单的例子来理解。

想象你站在一个旋转的圆盘边缘，你的朋友站在圆盘中心。圆盘逆时针旋转（就像从北极上空看地球自转一样）。现在你向你的朋友扔一个球。在你扔出球的瞬间，球不仅有向圆心的速度，还带着你所在位置的圆盘旋转速度。因为圆盘边缘的线速度比中心大（就像地球赤道的自转线速度比极地里大一样），所以当球飞到中心附近时，它带着的横向速度比中心位置的旋转速度快。在你朋友看来，球并没有直直地飞过来，而是向右偏了一个角度。

这就是地转偏向力的本质：它并不是一个真实存在的力，而是一种惯性效应。因为我们站在旋转的地球上，以地面为参照物，就会觉得运动的物体好像被一个无形的力推着拐弯了。

2.2 偏转规律：南左北右赤道无

地转偏向力有非常明确的规律：

• 北半球：所有水平运动的物体，都会向右偏转
• 南半球：所有水平运动的物体，都会向左偏转
• 赤道：地转偏向力为零，物体不发生偏转

而且，纬度越高，地转偏向力越强。两极地区偏转最明显，赤道地区几乎没有偏转。

地转偏向力很小，平时我们走路、开车，根本感觉不到它的存在。因为它的效应需要在大尺度、长距离的运动中才能显现出来。比如导弹飞行、河流流动、大气运动，这些跨越几百上千公里的运动，地转偏向力的影响就非常显著了。

有一个流传很广的说法：洗手池放水时，漩涡在北半球是顺时针，南半球是逆时针，这就是地转偏向力造成的。实际上，这个说法是错误的。洗手池太小了，地转偏向力的影响微乎其微，漩涡方向主要由水池形状、水流初始扰动等因素决定。只有像台风这样直径几百上千公里的大气涡旋，才能明显体现出地转偏向力的作用——北半球台风逆时针旋转，南半球台风顺时针旋转，这才是地转偏向力的杰作。

2.3 地转风：气压与自转的平衡

对于高空大气来说，摩擦力很小几乎可以忽略，空气只受两个力作用：水平气压梯度力和地转偏向力。

一开始，空气在气压梯度力推动下，从高压向低压垂直于等压线运动。一旦开始运动，地转偏向力立刻发挥作用，让风向不断偏转。气压梯度力始终垂直于等压线指向低压，地转偏向力始终垂直于风向指向偏转方向（北半球向右）。

随着风向不断偏转，地转偏向力的方向也在不断改变。最终，当地转偏向力和气压梯度力大小相等、方向相反时，两个力达到平衡，风向就稳定下来了。这时的风，不再向低压方向偏转，而是沿着等压线平行吹。这种平衡状态下的风，就叫做地转风。

在北半球，背风而立，高压在右，低压在左。这就是气象学中著名的”白贝罗定律”。你也可以反过来用：知道了高压和低压的位置，就能判断出风向。比如高压在北、低压在南，那么风就会从西向东吹（西风）。

地转风是高空大气的主要形式。我们在天气预报中听到的”高空西风带”，就是典型的地转风。而近地面的风，因为有地面摩擦力的存在，情况会更复杂一些。

2.4 摩擦力：让风拐弯减速的阻力

近地面的空气流动时，会和地面发生摩擦。地面越粗糙，比如山地、城市、森林，摩擦力就越大；水面、冰面比较光滑，摩擦力就小。

摩擦力的方向和风向相反，它会让风速减慢。风速减慢了，地转偏向力也会随之减小（地转偏向力和风速成正比）。这样一来，原本平衡的气压梯度力和地转偏向力就被打破了。气压梯度力大于地转偏向力，风就会向低压方向偏转一个角度。

所以在近地面，风向并不是平行于等压线的，而是斜穿等压线，从高压指向低压。摩擦力越大，风向和等压线的夹角就越大。一般来说，陆地上的风向与等压线夹角约为30-45度，海洋上因为摩擦力小，夹角约为15-20度。

总结一下，风的形成和方向，是三个力共同作用的结果：

1. 水平气压梯度力：风的原动力，决定风速和初始方向
2. 地转偏向力：改变风向，不改变风速
3. 摩擦力：减小风速，同时改变风向与等压线的夹角

这三个力的平衡，塑造了地球上形形色色的风。小到一阵微风，大到全球风带，都逃不开这三个力的共同作用。

第三章 全球风的蓝图：大气环流与行星风带

3.1 单圈环流：理想地球的简单模型

如果地球是一个均匀的球体，表面全是同一种物质，而且地球不自转，那么全球的大气环流会非常简单。

赤道地区接受太阳辐射最多，空气受热上升，近地面形成低压；极地地区接受太阳辐射最少，空气冷却下沉，近地面形成高压。在近地面，空气从极地高压流向赤道低压；在高空，空气从赤道上空流向极地上空。这样就形成了一个跨越南北半球的单一闭合环流，我们称之为单圈环流，也叫哈德莱环流的理想模型。

但现实中，地球不仅在自转，而且表面海陆交错、地形起伏，单圈环流根本不可能存在。地球自转产生的地转偏向力，把简单的南北向气流扭成了东西向，最终形成了三圈环流的复杂格局。

3.2 三圈环流：七层气压带与六层风带

在自转的地球上，赤道上升的热空气，在高空中向南北两极流动。以北半球为例，赤道高空的空气向北流动时，受到地转偏向力影响不断向右偏，由南风逐渐偏转为西南风，到了北纬30度附近，已经完全偏转为西风了。

这就麻烦了——空气本来是要去北极的，结果变成了自西向东绕圈，再也走不动了。源源不断从赤道过来的空气，就在北纬30度的高空堆积起来。空气越积越多，重量越来越大，最终被迫下沉。

空气下沉的过程中，会被压缩增温，水汽不容易凝结，所以天气晴朗干燥。世界上大部分沙漠，比如撒哈拉沙漠、阿拉伯沙漠，都分布在南北纬30度附近，就是这个原因。

下沉的空气在近地面堆积，就形成了副热带高气压带，简称副高。

副热带高压带的近地面空气，会向南北两个方向分流。向南流的那一支，回到赤道低压带，补充赤道上升的空气。这股气流在向北半球向南流动过程中，不断向右偏，由北风变成东北风，这就是东北信风带。相应的，南半球就是东南信风带。

信风非常稳定，常年风向几乎不变，所以叫”信”风，古代航海家就是靠着信风横渡大洋的。赤道附近，南北信风汇合，空气持续上升，风力微弱，叫做赤道无风带，古代帆船到了这里经常因为没风而停滞。

这样，从赤道到北纬30度，就形成了一个低纬度的闭合环流圈，叫做低纬环流，也叫哈德莱环流。

再看副高向北流的那一支空气。它们从北纬30度向北流动，同样受地转偏向力影响不断右偏，由南风逐渐变成西南风，到了中纬度地区就完全变成了西风，这就是盛行西风带。

与此同时，北极地区的冷空气下沉，在近地面形成极地高压。冷空气从极地向南流动，向右偏转成东北风，这就是极地东风带。

温暖的盛行西风和寒冷的极地东风，在北纬60度附近相遇了。暖空气轻，冷空气重，暖空气就沿着冷空气的交界面向上爬升。空气上升，近地面气压降低，就形成了副极地低气压带。

上升的空气在高空又分成南北两支，向南的一支回到副热带高气压带上空下沉，补充近地面的空气。这样，在北纬30度到60度之间，就形成了中纬度的闭合环流，叫做中纬环流，也叫费雷尔环流。

向北的那一支高空气流，流向极地上空冷却下沉，补充极地高压下沉的空气。这样，在北纬60度到90度之间，就形成了高纬度的闭合环流，叫做高纬环流，也叫极地环流。

南半球的情况完全对称，只是偏转方向相反而已。

这样，全球就形成了”三圈环流”的格局，对应着七个气压带和六个风带：

• 赤道低气压带（1个）
• 信风带（南北各1个）
• 副热带高气压带（南北各1个）
• 盛行西风带（南北各1个）
• 副极地低气压带（南北各1个）
• 极地东风带（南北各1个）
• 极地高气压带（1个）

这就是行星风系，是全球大气环流的基本框架。地球上所有的天气和气候，都是在这个基础框架上演化出来的。

3.3 气压带风带的季节移动：跟着太阳走

太阳直射点并不是固定在赤道的，而是随着季节南北移动。夏至直射北回归线，冬至直射南回归线，春秋分直射赤道。

太阳直射点移动，地球上最热的区域就跟着移动，赤道低气压带也会跟着南北移动。整个气压带风带作为一个整体，都会跟着太阳直射点移动。

大致规律是：

• 北半球夏季：气压带风带整体北移
• 北半球冬季：气压带风带整体南移

移动幅度大约是5-10个纬度。

别小看这一点点移动，它对气候的影响非常大。很多地区的气候有明显的干湿季，就是因为不同季节受不同气压带风带控制。

比如地中海气候，夏季受副热带高压控制，炎热干燥；冬季受西风带控制，温和多雨。就是因为夏季副高北移控制这里，冬季西风带南移控制这里。

再比如热带草原气候，受赤道低压带和信风带交替控制。赤道低压控制时多雨，信风控制时干燥，形成明显的干湿两季。

3.4 西风带：中纬度的空中长河

在所有风带中，盛行西风带是对我们影响最大的一个。中国大部分地区都位于中纬度，处于西风带的控制之下。我们常说的”冷空气南下”、“暖湿气流北上”，大多是在西风带里自西向东移动的天气系统。

西风带并不是均匀的一片西风，而是有强有弱、有波动的。在西风带中，有几条风速特别大的狭长区域，叫做高空急流，风速能达到每秒几十米甚至上百米，就像大气中的一条条高速河流。

西风带并不是平直的，而是像波浪一样有槽有脊。向北凸的叫脊，向南凹的叫槽。脊前是西北气流，带来冷空气；槽前是西南气流，带来暖湿空气。我们日常的阴晴雨雪，大多和西风槽脊的移动有关。

冬季西风带更强、更南，夏季更弱、更北。这也是为什么冬天冷空气活动频繁，夏天副高影响大的原因。

第四章 海陆之间的呼吸：季风环流

4.1 海陆热力差异：陆地与海洋的温差游戏

行星风系是理想均匀地球的模型，但现实地球表面有海洋有陆地。海洋和陆地的热力性质完全不同，这就给大气环流带来了新的变量。

水的比热容很大，也就是说，升高同样的温度，水需要吸收更多的热量。反过来，降温时，水也会放出更多热量，降温更慢。而陆地的比热容小，升温快，降温也快。

这就造成了一个现象：

• 夏季：同样被太阳照射，陆地升温比海洋快，陆地上空气温更高，空气上升，形成热低压；海洋相对凉爽，形成高压。风从海洋吹向陆地。
• 冬季：陆地降温比海洋快，陆地上更冷，空气下沉，形成冷高压；海洋相对温暖，形成低压。风从陆地吹向海洋。

这种大范围地区盛行风向随季节有显著改变的现象，就叫做季风。

季风和海陆风不一样。海陆风是一天之内的昼夜变化，尺度小，只有几十公里；季风是一年之内的季节变化，尺度大，能覆盖整个大陆和大洋。

世界上季风最明显的地区，就是亚洲东部和南部，也就是东亚季风和南亚季风。这是因为欧亚大陆是世界上最大的大陆，太平洋是世界上最大的大洋，海陆热力差异最显著。

4.2 东亚季风：中国气候的主宰者

我们中国就处在东亚季风区，四季分明的气候、夏季的暴雨、冬季的寒潮，都和东亚季风息息相关。

夏季风： 夏季，欧亚大陆被太阳烤得火热，在蒙古高原一带形成了强大的热低压，叫做亚洲低压，也叫印度低压。与此同时，太平洋上是副热带高压。空气从太平洋高压吹向亚洲低压，在地转偏向力作用下向右偏，形成了东南季风。

东南季风从海洋上来，携带了大量水汽。它登陆后，遇到地形抬升或者冷空气交汇，就会形成丰沛的降雨。我国夏季的降雨，主要就是东南季风带来的。

东南季风并不是一下子覆盖全国的，而是逐步北上的。每年4、5月份，华南地区率先进入雨季；6月份，雨带推移到长江中下游地区，形成梅雨；7、8月份，雨带到达华北、东北，北方进入雨季；9月份，夏季风开始南退，雨季也跟着南撤。

雨带的推移规律，决定了我国各地的雨季时间。如果夏季风强弱异常，雨带停留时间不对，就会出现南涝北旱或者北涝南旱的灾害。

冬季风： 冬季，欧亚大陆迅速冷却，在蒙古、西伯利亚一带形成了强大的冷高压，叫做蒙古-西伯利亚高压，也叫亚洲高压。太平洋上则是阿留申低压。空气从大陆高压吹向海洋低压，向右偏转形成西北季风，也就是我们常说的西北风、寒潮。

冬季风来自寒冷的内陆，性质寒冷干燥。它南下时，会带来大幅度降温、大风和雨雪天气。我国冬季南北温差大，就是因为北方直接受冬季风控制，而南方受山脉阻挡，冬季风势力减弱。

东亚季风是世界上最典型的季风，它塑造了中国雨热同期的气候特点，非常适合农业发展。但季风的不稳定性，也带来了旱涝灾害频繁的问题。

4.3 南亚季风：印度洋的西南风

南亚季风主要影响印度半岛、中南半岛和我国西南地区。它的成因和东亚季风有所不同，除了海陆热力差异，还有一个重要因素：气压带风带的季节移动。

夏季风： 夏季，太阳直射点北移，南半球的东南信风带也跟着北移。当东南信风越过赤道后，进入北半球，地转偏向力由向左偏变成向右偏。于是，东南风就向右偏转成了西南风，这就是南亚的西南季风。

同时，夏季印度半岛上形成印度低压，也吸引着西南季风深入陆地。西南季风来自印度洋，水汽极其充沛，给南亚带来了丰沛的降雨。印度的雨季，就是西南季风造成的。

南亚夏季风的强度，比东亚夏季风要强得多。因为它除了海陆热力差异的驱动，还有行星风带移动的加持。

冬季风： 冬季，亚洲大陆冷高压强大，风从大陆吹向海洋。但因为印度半岛北部有喜马拉雅山脉和青藏高原的阻挡，冬季风势力大大减弱。南亚冬季盛行东北季风，来自内陆，比较干燥，形成旱季。

所以南亚的气候特点是：全年高温，分明显的旱雨两季。雨季西南季风带来暴雨，旱季东北季风控制下炎热干燥。

4.4 季风与人类文明

季风对人类文明的影响极其深远。四大文明古国，都分布在季风影响区域。因为季风带来的雨热同期条件，非常适合发展农业，能够养活大量人口，孕育出灿烂的古代文明。

古代海上丝绸之路，也是依靠季风航行。商船冬天顺着东北季风南下，夏天顺着西南季风北上，一年一个来回。如果没有季风的规律性，古代航海不可能发展得那么快。

直到今天，季风依然深刻影响着世界上一半以上人口的生产生活。季风正常，风调雨顺，五谷丰登；季风异常，旱涝频发，民生艰难。可以说，季风就是亚洲气候的灵魂。

第五章 身边的风：局地环流现象

全球大气环流和季风是大尺度的风，而在我们身边，还有很多小尺度的局地风。它们是由局部地区的热力差异或者地形影响造成的，虽然范围不大，但和我们的日常生活关系密切。

5.1 海陆风：海岸边的昼夜交替

住在海边的人都会有这样的体验：白天，风从海上吹向陆地，凉爽湿润；晚上，风从陆地吹向海洋，相对干燥。这就是海陆风。

海陆风的成因和季风类似，都是海陆热力差异造成的，只不过尺度是一天而不是一年。

海风（白天）： 白天太阳照射，陆地升温快，近地面空气受热上升，形成低压；海洋升温慢，相对凉爽，形成高压。于是近地面风从海洋吹向陆地，叫做海风。高空则相反，风从陆地吹向海洋，形成一个完整的环流圈。

海风一般上午开始出现，午后最强，日落以后逐渐减弱。海风风力不大，一般只有3-5级，但因为来自海洋，凉爽湿润，能有效降低沿海地区的气温，是天然的空调。这也是为什么海边夏天比内陆凉快的重要原因。

陆风（夜晚）： 夜晚没有太阳照射，陆地降温快，气温低，空气下沉，形成高压；海洋降温慢，相对温暖，形成低压。于是近地面风从陆地吹向海洋，叫做陆风。

陆风比海风弱，因为夜间温差小。而且陆风从陆地来，比较干燥。

海陆风的影响范围不大，水平方向只有几十公里，垂直高度也就一两公里。但它对沿海地区的小气候影响很大，能调节气温、增加湿度。很多海滨城市成为避暑胜地，海陆风功不可没。

5.2 山谷风：山里的日夜间奏曲

住在山区的人，也会感受到明显的风向日变化。白天风从山谷吹向山坡，晚上风从山坡吹向山谷。这就是山谷风。

谷风（白天）： 白天，山坡接受太阳照射，升温比同高度的山谷上空的空气要快。山坡上的空气受热膨胀上升，近地面气压降低。山谷里的空气就会沿着山坡向上流，补充上升的空气，这就是谷风。

谷风一般日出后开始出现，午后最强。谷风沿山坡上升，容易凝结成云，所以山区午后经常会有云雾缭绕，甚至下阵雨。

山风（夜晚）： 夜晚，山坡散热快，降温比同高度的山谷空气快。山坡上的空气冷却收缩，密度变大，就会沿着山坡向下滑，流入山谷，这就是山风。

山风比谷风要冷一些，而且冷空气下沉堆积在谷底，所以山谷里夜间特别冷，容易出现霜冻。而山坡上反而因为冷空气流走了，温度相对高一些。这就是为什么山区的果树往往种在半山腰，而不是谷底——为了躲避夜间的霜冻。

山谷风在山区很常见，尤其是晴朗的天气更加明显。它对山区的气候、农业、生态都有重要影响。

5.3 城市热岛环流：城市上空的风

城市和郊区之间，也存在一种局地环流，叫做城市热岛环流，也叫城市风。

城市里人口密集、工厂多、汽车多、建筑密集，消耗大量能源，释放很多热量。而且城市建筑都是水泥、沥青，吸热快，升温快。所以城市的气温总是比周围郊区要高，就像一个温暖的岛屿，这就是”城市热岛效应”。

城市气温高，空气上升，近地面形成低压；郊区气温低，空气下沉，形成高压。于是近地面的风就从郊区吹向城市，高空的风从城市吹向郊区，形成一个闭合的环流圈。

城市风的风速不大，但影响不容忽视。如果郊区有工厂，排放的废气会被城市风吹向城市中心，加重城市空气污染。而且城市上升气流强，如果空气中水汽充足，容易形成云和雨，所以城市的降雨量往往比郊区多，这叫”雨岛效应”。

现在很多城市规划都很重视城市风的影响，比如在城市上风方向建设绿化带，让干净的空气被风吹进市区；在下风方向建设污染企业，避免废气回流。

5.4 焚风：过山后的干热风

当气流越过山脉时，在山的背风坡经常会出现一种又干又热的风，叫做焚风。“焚”就是火烧的意思，形容这种风像火烤一样热。

焚风是怎么形成的呢？

当湿润的空气遇到山脉阻挡，就会沿着迎风坡上升。空气上升过程中，气压降低，体积膨胀，温度下降，这叫绝热冷却。一般每上升100米，温度下降0.6度。

温度下降，空气中的水汽就会凝结，形成云和雨。所以迎风坡往往降雨丰富，是多雨区。

空气翻过山顶后，开始沿背风坡下沉。空气下沉过程中，气压升高，体积被压缩，温度上升，这叫绝热增温。每下沉100米，温度升高1度，比上升时降温更快。

关键在于：空气在迎风坡上升时，水汽凝结降雨了，空气中的水汽少了，变得干燥了。到了背风坡下沉时，因为空气干燥，温度升高更快。所以同样的高度，背风坡的空气温度比迎风坡高，湿度却低很多。

这样，当气流到达山脚下时，就变成了又干又热的焚风。

焚风在世界很多山区都有，比如欧洲的阿尔卑斯山、北美的落基山、中国的太行山、天山等。不同地方的焚风还有不同的名字，比如落基山的叫钦诺克风，阿尔卑斯山的就直接叫焚风。

焚风有利有弊。好处是：春天的焚风能加速积雪融化，增加河流水量，利于灌溉；秋天的焚风能促进作物成熟。坏处是：强大的焚风会造成高温干旱，引发森林火灾；还可能使积雪快速融化，造成洪水。冬季的焚风则会让积雪大量融化，引发雪崩。

5.5 峡谷风与狭管效应

当气流从开阔地带进入狭窄的峡谷时，空气不能堆积，只能加速通过，风速就会明显增大。这种现象叫做狭管效应，也叫峡谷效应。

就像水管一样，管子细的地方水流速度快，粗的地方水流慢。空气也是一样，通道变窄了，流速自然就加快了。

我国有很多著名的风口，比如新疆的阿拉山口、达坂城，甘肃的河西走廊，台湾的海峡西岸，都是因为狭管效应，风力特别大。达坂城被称为”风库”，一年中有大半年刮大风，就是因为它位于天山山脉的峡谷中，狭管效应显著。

城市里也有狭管效应。高楼之间的街道，就像峡谷一样。当风吹过楼群时，在狭窄的街道处风速会明显增大。所以冬天走在高楼之间的马路上，会感觉风特别大，比开阔地方冷得多。这就是城市里的狭管效应，也叫”街道峡谷效应”。

城市规划中，狭管效应是必须考虑的因素。如果建筑布局不合理，形成强风通道，会影响行人舒适度，甚至造成安全隐患。

第六章 风的等级与测量

6.1 蒲福风级：从海面现象到风力标准

在没有仪器的古代，人们只能通过风对地面物体的影响来判断风力大小。1805年，英国海军将领弗朗西斯·蒲福总结了多年的航海经验，根据风对海面、船只的影响，把风力从0到12分成了13个等级，这就是著名的蒲福风级。

后来，随着气象观测的发展，蒲福风级又被补充完善，增加到了18个等级（0-17级），并且对应了具体的风速数值。虽然现在有了精确的测风仪器，但蒲福风级因为直观形象，依然在广泛使用。

我们来看看各个等级的风是什么样的：

0级：无风 风速0-0.2米/秒。烟直上，树叶不动，海面如镜。几乎感觉不到风的存在。

1级：软风 风速0.3-1.5米/秒。烟能表示风向，但风向标不能转动。海面有微波，像鱼鳞一样。

2级：轻风 风速1.6-3.3米/秒。人面感觉有风，树叶微响，风向标能转动。海面有小波纹。

3级：微风 风速3.4-5.4米/秒。树叶和细枝摇动不息，旌旗展开。海面有小浪，浪花白色。

4级：和风 风速5.5-7.9米/秒。能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝摇动。海面有轻浪。

5级：清劲风 风速8.0-10.7米/秒。有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波。海面有中浪。

6级：强风 风速10.8-13.8米/秒。大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难。海面有大浪。

7级：疾风 风速13.9-17.1米/秒。全树摇动，迎风步行感觉不便。海面有巨浪。

8级：大风 风速17.2-20.7米/秒。微枝折毁，人向前行感觉阻力甚大。海面有猛浪。

9级：烈风 风速20.8-24.4米/秒。建筑物有小损坏，屋顶瓦片移动。海面浪峰倒卷。

10级：狂风 风速24.5-28.4米/秒。陆上少见，可拔起树木，建筑物损坏较重。海面咆哮翻滚。

11级：暴风 风速28.5-32.6米/秒。陆上很少见，有则必有广泛损坏。

12级：飓风 风速32.7-36.9米/秒。陆上绝少见，摧毁力极大。海浪滔天。

12级以上的风，陆上基本见不到，只有强台风、龙卷风才能达到。12级以上每增加一级，风速大约增加4米/秒左右。17级风的风速能达到56-61米/秒，相当于200多公里的时速，比高铁还快，破坏力极其惊人。

6.2 风向：风从哪里来

风向，指的是风的来向。比如北风，就是从北向南吹的风；东南风，就是从东南向西北吹的风。

气象上通常用16个方位来表示风向，分别是：北、东北偏北、东北、东北偏东、东、东南偏东、东南、东南偏南、南、西南偏南、西南、西南偏西、西、西北偏西、西北、西北偏北。

更精确的话，也可以用角度表示，正北为0度，顺时针旋转，东风90度，南风180度，西风270度。

日常生活中，我们一般只用8个方位就够了。天气预报里说的”偏北风”、“偏南风”，就是指大致方向，没有那么精确。

风向和季节关系密切。我国大部分地区，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，春秋是过渡季节。这就是季风气候的典型特征。

6.3 风速测量：从风杯到激光雷达

测量风速的仪器叫做风速计。最常见的是风杯式风速计。它有三个半球形的风杯，安装在支架上。风吹过来，风杯就会旋转，风速越快，转得越快。通过测量转速，就能换算出风速。

还有一种风压板风速计，一块金属板挂在支架上，风吹过来把板吹起来，风速越大，板抬得越高。这种比较简单，精度不高，一般用在气象站的辅助观测或者简易观测点。

风向的测量用风向标。风向标是一个不对称形状的物体，重心在支点上。风吹过来，对空气阻力大的一端会被吹向后方，箭头就指向风的来向。

现在的自动气象站，都是风速风向一体的传感器，能自动连续观测，每分钟甚至每秒钟都能记录数据，非常精准。

除了地面观测，还有高空测风。以前用探空气球，气球下面挂着无线电探空仪，气球随风飘，通过追踪气球的位置，就能算出不同高度的风速风向。现在还有风廓线雷达、激光雷达，不用放气球，直接就能探测从地面到高空几公里范围内的风速风向分布，非常方便。

海上的风观测更困难一些，除了海岛气象站，还有海洋浮标、船舶观测，以及卫星遥感。卫星能从太空观测全球海面的风速分布，虽然精度稍差，但覆盖范围广，能观测到人迹罕至的大洋深处。

6.4 为什么天气预报的风速和你感觉的不一样

很多人会有这样的疑问：天气预报说今天3级风，我怎么感觉风很大？或者说今天5级风，我怎么觉得没那么大？

这主要有几个原因：

第一，高度不同。气象站观测风速，标准高度是离地面10米。而我们人走路，高度只有1米多。近地面摩擦力大，越靠近地面风速越小。所以10米高度的3级风，到了人脸上可能就只有2级了。

第二，地形不同。如果你站在开阔的田野上，风速和标准观测差不多；但如果你在楼群里，可能因为狭管效应风速更大，也可能因为建筑物遮挡风速更小。山区、峡谷、高楼周围，风速和标准值差异都会很大。

第三，阵风和平均风。天气预报说的风速，一般是指两分钟的平均风速。但实际的风是一阵一阵的，有时候大有时候小，这叫阵风。阵风风速往往比平均风速大很多。比如平均5级风，阵风可能达到7级。你感觉到的那一阵大风，其实是阵风，而不是平均风速。

第四，体感差异。同样的风速，冬天感觉比夏天大。因为冬天风冷，吹在脸上刺痛，印象深刻；夏天风凉，感觉舒服，就不觉得大。这是体感差异，不是实际风速不同。

所以，天气预报的风速是一个标准参考值，具体到每个人的感受，会因为环境不同而有差异。

第七章 风的地质力量：塑造地球表面

风不仅是天气现象，还是一种强大的地质营力。虽然水的力量更大，但在干旱地区，风是塑造地貌的主要力量。风对地表的作用，分为侵蚀、搬运和沉积三个过程，对应形成风蚀地貌和风积地貌。

7.1 风蚀作用：大地的天然喷砂

风蚀作用，就是风对地表的破坏作用，分为吹蚀和磨蚀两种方式。

吹蚀：风吹过地面时，能把地表松散的沙粒、尘土吹起来带走。就像用吹风机吹灰尘一样。地表越干燥、越松散、植被越少，吹蚀作用越强。

磨蚀：风卷起沙粒后，这些沙粒就像砂纸一样，随着气流撞击、摩擦岩石表面。时间长了，就能把岩石打磨、雕刻出各种形状。这种作用叫磨蚀，也叫风沙流的磨蚀作用。

磨蚀作用在离地面0.5-2米的高度最强，因为这个高度沙粒最多、运动最剧烈。所以我们经常看到，沙漠里的岩石，下部被磨蚀得比上部厉害。

风蚀作用主要发生在干旱、半干旱地区，那里降水少、植被稀疏、地表裸露、风力强劲。我国西北的沙漠、戈壁地区，风蚀作用就非常强烈。

7.2 风蚀地貌：大自然的雕刻作品

风蚀作用塑造出的地貌形态多种多样，我们来介绍几种最典型的。

风棱石： 戈壁滩上经常能看到一些小石头，有一个或几个光滑的平面，棱角分明。这就是风棱石。它是石头被风沙长期打磨形成的。如果风向多变，石头又被翻动过，就会磨出多个平面，形成多棱的风棱石。

石窝（风蚀壁龛）： 在陡峭的岩壁上，经常有很多大大小小的凹坑，像蜂窝一样。这是因为岩石表面有差异，比较软的地方被风沙磨蚀得快，慢慢就凹进去了。大的石窝能有几米深，人都能钻进去。

风蚀蘑菇： 孤立的岩石，下部被风沙磨蚀得厉害，上部磨蚀得轻，时间长了就变成了上大下小的蘑菇形状。这就是风蚀蘑菇。如果岩石下部比较软，更容易形成风蚀蘑菇。

风蚀柱： 垂直裂隙发育的岩石，被风长期侵蚀，裂隙扩大，就会形成一根根孤立的石柱，叫做风蚀柱。高的能有几十米。

雅丹地貌： 雅丹地貌是干旱地区最典型的风蚀地貌。“雅丹”是维吾尔语，意思是”陡峭的小山丘”。

雅丹地貌的形成过程是这样的：先是湖泊沉积，形成了一层层的泥岩、砂岩。后来湖泊干涸，湖底沉积层因为干燥开裂。流水沿着裂隙冲刷，把裂隙越冲越宽。然后风沿着这些裂隙吹蚀，不断磨蚀、掏空。时间长了，就形成了一条条平行的垄脊和沟槽。

远远望去，雅丹地貌就像一座座废弃的城堡，所以也叫”风蚀城堡”。大风刮过时，气流在沟槽里回旋，发出鬼哭狼嚎的声音，所以人们也叫它”魔鬼城”。

我国新疆的乌尔禾魔鬼城、白龙堆雅丹、三垄沙雅丹，都是非常著名的雅丹地貌。

风蚀谷和风蚀洼地： 暴雨冲刷形成的沟谷，被风进一步侵蚀扩大，就形成了风蚀谷。风蚀谷蜿蜒曲折，宽窄不一，没有规律。

如果风蚀作用持续进行，地面不断降低，就会形成宽广的洼地，叫风蚀洼地。大的风蚀洼地能有几十平方公里，深几米到几十米。如果洼地挖到了地下水位，就会形成湖泊。

7.3 风的搬运作用：沙尘的长途旅行

风把侵蚀下来的物质搬运到别处，这就是风的搬运作用。根据颗粒大小和搬运方式，分为三种：

悬移： 细小的尘土颗粒（粒径小于0.1毫米），重量很轻，能被气流卷到高空，长时间悬浮在空中，随风飘到很远的地方。这就是悬移。

沙尘暴的时候，漫天飞舞的主要就是悬移的尘土。它们能飘到几千公里之外。我国西北的沙尘，能被风吹到华北、华东，甚至漂洋过海到日本、韩国，最远能到达太平洋中部。

跃移： 稍大一些的沙粒（0.1-0.5毫米），重量比较大，不能长时间悬浮。风把它们吹起来，在空中飞行一段距离，然后落回地面，弹跳一下，又被风吹起来。就这样一跳一跳地向前移动，像青蛙跳跃一样，所以叫跃移。

跃移是风沙搬运的主要方式，沙漠里的沙子主要就是靠跃移移动的。沙粒跳跃高度一般不高，大多在离地面30厘米以内。所以沙漠里种树，只要有30厘米高的灌木，就能有效阻挡风沙。

蠕移： 更大的沙粒或者小石子（大于0.5毫米），风吹不动它们腾空，只能沿着地面慢慢滚动或者滑动。这就是蠕移。蠕移速度很慢，数量也比较少。

风的搬运能力和风速的关系非常大。一般来说，风速越大，搬运能力越强，能搬动的颗粒越大，搬运的量也越多。风速增加一倍，搬运能力能增加几十倍。所以大风天气，风沙活动特别强烈。

7.4 风积地貌：沙漠的沙丘世界

当风速减弱，或者遇到障碍物时，风搬运的沙粒就会沉积下来，形成风积地貌。最主要的风积地貌就是沙丘。

沙丘的形态多种多样，主要受风向、沙量、地形等因素影响。

新月形沙丘： 最典型的沙丘形状，像一弯新月。它是在单一主导风向作用下形成的。迎风坡缓，背风坡陡。沙子从迎风坡被吹上去，到了顶部滑落下来，在背风坡堆积。两个尖角顺着风向向前伸。

新月形沙丘是移动的，每年能向前移动几米到几十米。如果不治理，沙丘会不断移动，掩埋农田、村庄、道路。

纵向沙丘（沙垄）： 如果有两个方向相近的风向，就会形成长条状的纵向沙丘，也叫沙垄。它顺着主导风向延伸，能长达几十公里，高几十米到上百米。

横向沙丘： 如果风向单一，沙源充足，就会形成一系列垂直于风向的沙丘链，叫做横向沙丘。

金字塔沙丘： 如果有多个方向的风，而且风力差不多，就会形成金字塔形的沙丘，有好几个面和棱。这种沙丘一般比较高大，是固定或者半固定的。

除了沙丘，还有一种重要的风积地貌，就是黄土。

黄土是风力搬运的粉沙颗粒，在风力减弱的地方沉积下来形成的。黄土颗粒很细，质地均匀，疏松多孔。

我国的黄土高原，就是世界上最厚、最广的黄土分布区。它的成因就是风力沉积：几百万年来，西北风把中亚、蒙古高原的沙尘吹过来，遇到秦岭、太行山阻挡，风速减慢，沙尘沉积下来，日积月累就形成了厚厚的黄土层。

黄土高原的黄土厚度能达到几百米，是世界之最。黄土土质肥沃，适合耕作，孕育了中华文明。但黄土疏松，容易被流水侵蚀，所以黄土高原也是水土流失最严重的地区之一。

7.5 沙漠的形成与移动

沙漠的形成，需要两个基本条件：一是干旱的气候，降水少，蒸发大；二是丰富的沙源。

干旱气候是前提。为什么会干旱？要么是深居内陆，远离海洋，水汽难以到达；要么是位于副热带高压带，常年下沉气流，干燥少雨；要么是在山脉背风坡，雨影区降水稀少。世界上的大沙漠，基本都符合这几个条件。

有了干旱的气候，岩石风化形成大量碎屑，再经过流水搬运堆积在盆地里，就形成了丰富的沙源。风把沙子吹起来，搬运、堆积，就形成了沙漠。

沙漠并不是静止不动的。在主导风的作用下，沙丘会缓慢地向前移动。移动速度和风速、沙丘高度有关。沙丘越矮，移动越快；风速越大，移动越快。

沙漠扩张、掩埋绿洲和农田的现象，叫做沙漠化。这是一个全球性的环境问题。我国西北是沙漠化比较严重的地区。治理沙漠化，主要靠植树种草，增加植被覆盖，固定沙丘。只要植被恢复了，风蚀作用减弱，沙丘就会停止移动，沙漠化就能逆转。

第八章 风与生态：生命的无形纽带

风虽然看不见摸不着，但对地球上的生命至关重要。它输送着热量和水汽，传播着植物的种子和花粉，影响着动物的迁徙和行为，是连接整个生态系统的无形纽带。

8.1 风与植物：传播与适应

风媒传粉： 很多植物是靠风来传播花粉的，叫做风媒植物。比如松树、柏树、杨树、柳树、玉米、小麦、水稻等等。

风媒植物的花粉一般小而轻，数量极多，这样才能增加被风吹到雌蕊上的概率。比如一棵玉米能产生几千万粒花粉。春天的时候，空气中飘散着大量花粉，很多人过敏，就是这些风媒花粉造成的。

风媒传粉不需要吸引昆虫，所以风媒花一般都很小，不鲜艳，没有香味和花蜜，非常朴素。

风力传播种子： 很多植物的种子也是靠风传播的。最典型的就是蒲公英，种子上有一把小伞，风一吹就能飘很远。

还有柳树的柳絮，杨树的杨絮，都是带着绒毛的种子，能随风飘散。春天漫天飞舞的杨絮柳絮，其实就是杨树柳树在借助风力传播后代。

还有一些植物的种子有翅膀，比如臭椿、白蜡、枫树的种子，像直升机的螺旋桨一样，落下来的时候会旋转滑翔，能被风吹出很远。

还有更轻的种子，比如兰花的种子，细小如尘埃，能随风飘到几公里之外。

靠风传播种子的植物，一般都是产生大量种子，因为大部分种子都活不了，靠数量取胜。

风对植物形态的影响： 风大的地方，植物往往长得比较低矮，甚至匍匐在地上。因为长得高了容易被风吹断，而且风大蒸发强，长得高水分供应不上。

高山上、海边的树，往往都是旗形的，树冠只朝一个方向长。因为迎风面的芽经常被强风吹干、吹坏，长不起来；背风面的芽能正常生长。时间长了，树冠就变成了一面旗子的形状，指向背风方向。看到旗形树，你就知道当地常年吹什么方向的风了。

风害： 大风对植物也有危害。强风能把庄稼吹倒，造成倒伏减产；能把大树连根拔起，折断树枝；干热风能让农作物脱水枯萎；台风、龙卷风更是能摧毁大片森林和农田。

农业生产中，防风是很重要的工作。营造农田防护林，就是为了降低风速，减轻风害，同时还能减少土壤蒸发，保持水土。

8.2 风与动物：飞行与迁徙

昆虫和风： 昆虫体型小，很容易被风吹走。很多昆虫就是靠风力扩散的。比如蚜虫，每年春天都会随着暖气流向北迁飞。蝗虫也是，成群的蝗虫能随风飞行几百公里。

但风对昆虫也是危险的。大风会把昆虫吹到不该去的地方，比如海里，或者寒冷的地方，导致死亡。

鸟类和风： 鸟类飞行和风的关系非常密切。候鸟迁徙的时候，会借助风力飞行，节省体力。它们会等顺风的时候起飞，逆风的时候就停留休息。

很多猛禽会利用上升气流翱翔。比如热气流上升的时候，它们就乘着上升气流盘旋上升，然后滑翔前进，几乎不用扇翅膀，非常省力。山区的山谷风、地形抬升的气流，都是它们利用的对象。

海鸟则善于利用海面的风，信天翁能在海上连续飞行几个月不着陆，就是靠海风和上升气流滑翔。

风对动物生活的影响： 大风天气，动物一般都会躲起来。因为大风不利于活动，而且体温散失快。草原上的大风天，牛羊都会背风站着，或者找地方躲避。

风还会影响动物的嗅觉。风把气味带过来，捕食者能顺着气味找到猎物，猎物也能提前闻到危险的气味逃跑。很多动物都喜欢逆风行动，就是为了提前闻到前方的气味。

8.3 风与气候：全球能量的传送带

风最重要的生态功能，就是输送热量和水汽，调节全球气候。

赤道地区接收的太阳辐射多，热量盈余；极地地区接收的太阳辐射少，热量亏损。如果没有大气运动，赤道会越来越热，极地会越来越冷，根本不适合生命生存。

大气环流就像一个巨大的空调系统，通过风把赤道的热量输送到极地，把极地的冷空气输送到低纬度，让全球热量保持平衡。

同时，风还输送水汽。海洋上蒸发的水汽，被气流输送到陆地上空，凝结形成降雨，滋养陆地的生命。如果没有风把水汽送过来，内陆地区会干旱得一塌糊涂。

我国的夏季风，就是从太平洋和印度洋输送水汽过来，形成降雨。可以说，没有夏季风，就没有我国东部的湿润气候，也就没有发达的农业和众多的人口。

风还能调节昼夜温差和季节温差。有风的时候，空气流动，热量交换快，白天不会太热，晚上不会太冷。无风的时候，昼夜温差就大。

8.4 风与水文：蒸发与洋流

风对水循环也有重要影响。

首先，风能加速蒸发。水面上有风的时候，蒸发速度会快很多。因为风能把水面上的湿空气吹走，换来干空气，让蒸发持续进行。

我国西北干旱地区，蒸发量远大于降水量，大风多是一个重要原因。

其次，风驱动着洋流。海洋表层的洋流，主要就是盛行风吹出来的。比如信风吹出了南北赤道暖流，西风吹出了西风漂流。

洋流对气候影响巨大。暖流能给沿岸增温增湿，寒流能降温减湿。西欧的温带海洋性气候那么温暖湿润，就是北大西洋暖流的功劳。而洋流归根结底是风吹出来的。

所以说，风是地球气候系统的核心动力之一。没有风，就没有现在的气候，也就没有现在生机勃勃的地球。

第九章 狂暴的风：气象灾害

风给我们带来了很多好处，但它发起怒来也非常可怕。大风是最常见的气象灾害之一，每年都会造成大量的人员伤亡和财产损失。

9.1 台风：热带海洋的巨兽

什么是台风： 台风是生成于热带或副热带洋面上的强烈热带气旋。它就像一个巨大的空气漩涡，一边旋转一边移动，携带着狂风、暴雨和风暴潮，破坏力极强。

不同地方对台风有不同的称呼：西北太平洋叫台风，大西洋和东北太平洋叫飓风，印度洋叫热带风暴，澳大利亚叫热带气旋。名字不一样，本质是同一种东西。

台风的形成条件： 台风的形成需要几个条件：

1. 广阔的暖洋面：海水温度要在26.5度以上，这样才能提供充足的水汽和热量。热带海洋符合这个条件。
2. 充足的地转偏向力：所以台风一般在离赤道5个纬度以外的地方生成，赤道上地转偏向力为零，形成不了台风。
3. 低层大气辐合、高层辐散：这样才能让空气持续上升，释放潜热，维持台风的能量。
4. 风的垂直切变小：也就是上下层风速风向差别不大，这样上升气流才不会被吹散。

台风的结构： 一个成熟的台风，从中心向外分为三个部分：

1. 台风眼：中心区域，直径一般10-60公里。这里风平浪静，天气晴朗，因为空气下沉增温。
2. 眼壁：围绕台风眼的一圈浓密云墙，宽几十公里。这里是台风风力最大、降雨最强的地方，狂风暴雨都集中在这里。
3. 螺旋雨带：眼壁外面，一条条螺旋状的雨带。雨带经过的地方，也会有大风和暴雨，但强度比眼壁弱。

台风的等级： 根据中心附近最大风力，热带气旋分为六个等级：

• 热带低压：6-7级
• 热带风暴：8-9级
• 强热带风暴：10-11级
• 台风：12-13级
• 强台风：14-15级
• 超强台风：16级及以上

超强台风的风力能达到17级以上，风速超过60米/秒，相当于200多公里的时速，比高速公路上的汽车还快得多，能轻易摧毁房屋、掀翻船只、拔起大树。

台风的危害： 台风的危害主要来自三个方面：

1. 狂风：强风摧毁房屋、建筑、电力通信设施，吹倒树木庄稼，掀翻船只车辆。
2. 暴雨：台风带来的降雨量极大，一天能下几百毫米，引发洪水、内涝、山体滑坡、泥石流。
3. 风暴潮：强风把海水推向岸边，让海面水位暴涨，冲毁海堤，淹没沿海地区。如果风暴潮和天文大潮叠加，危害更大。

台风的好处： 台风也不是全是坏处。它能给干旱地区带来丰沛的降雨，缓解旱情；还能调节热量，给炎热的夏天降温。如果没有台风，很多地方会干旱得更严重，夏天也会更热。

台风防御： 防御台风，首先要靠预报。现在的气象卫星和雷达，能比较准确地预报台风的路径和强度。收到台风预警后，要及时加固房屋，转移到安全地带；船只回港避风；储备食物和水；尽量不要出门。

9.2 龙卷风：小尺度的毁灭者

什么是龙卷风： 龙卷风是一种强烈的、小范围的空气涡旋，从雷暴云底一直延伸到地面，形状像一个漏斗。龙卷风的范围很小，直径一般只有几十米到几百米，持续时间几分钟到几小时，但风力极强，破坏力极大。

龙卷风的形成： 龙卷风一般生成于强烈的雷暴云中，需要两个条件：强烈的不稳定能量和强的垂直风切变。

强烈的上升气流和不同高度、不同方向的风相互作用，让气流开始旋转。旋转的空气柱越来越细，转速越来越快，中心气压越来越低，吸力越来越强。当这个旋转的空气柱延伸到地面时，就形成了龙卷风。

龙卷风中心气压极低，所以有强大的吸力，能把东西吸到天上去。人、汽车、房子，都有可能被卷起来。

龙卷风的等级： 龙卷风的强度一般用EF等级来划分，从EF0到EF5共6级：

• EF0级：风速29-38米/秒，轻微破坏，吹断树枝，损坏广告牌。
• EF1级：中等破坏，吹掉屋顶，吹倒活动板房，汽车被吹偏。
• EF2级：较大破坏，屋顶被掀飞，大树连根拔起，汽车被掀翻。
• EF3级：严重破坏，房屋墙壁倒塌，重型汽车被吹飞。
• EF4级：毁灭性破坏，坚固房屋被夷为平地，汽车被卷到空中。
• EF5级：难以置信的破坏，房屋完全摧毁，地基被拔起，汽车飞出几百米。

EF5级龙卷风是最恐怖的，风速超过90米/秒，也就是300多公里的时速，比高铁还快，所到之处一片废墟。

龙卷风的分布： 美国是世界上龙卷风最多的国家，每年有上千个，被称为”龙卷风之乡”。因为美国中部是大平原，南北没有山脉阻挡，北方的冷空气和南方的暖湿空气能直接相遇，容易形成强对流和龙卷风。

我国龙卷风不算多，每年几十个，主要发生在长江中下游平原、华北平原和广东等地。强度一般也比美国的小。

龙卷风防御： 龙卷风的预报是世界性难题，因为它太小了，生消太快了。现在一般是通过雷达监测，发现有龙卷风征兆时发布预警，提前时间一般只有几分钟到十几分钟。

遇到龙卷风怎么办？最安全的是躲在地下室或者坚固建筑的最里面房间，远离窗户。如果在户外，要远离大树、电线杆、广告牌，找低洼的地方趴下，护住头部。千万不要躲在汽车里，汽车会被龙卷风掀飞，非常危险。

9.3 沙尘暴：黄沙漫天的灾难

什么是沙尘暴： 沙尘暴是强风把地面大量沙尘卷起，使空气特别浑浊，水平能见度小于1公里的天气现象。如果能见度小于500米，叫强沙尘暴；小于50米，叫特强沙尘暴，俗称”黑风”。

沙尘暴形成条件： 沙尘暴形成需要三个条件：

1. 沙源：地表有大量松散干燥的沙尘。沙漠、戈壁、裸露的农田、退化的草原，都是沙源地。
2. 强风：足够大的风，才能把沙尘吹起来。一般需要6级以上的风。
3. 不稳定的大气层结：空气对流旺盛，才能把沙尘扬到高空，输送到远方。所以沙尘暴一般午后比较多。

沙尘暴的危害：

1. 影响交通：能见度低，高速公路封闭，飞机不能起降，交通事故增多。
2. 危害健康：空气中沙尘多，PM10严重超标，引发呼吸道疾病，对老人、小孩、病人危害很大。
3. 破坏农业：大风刮走土壤表层的肥沃土壤，造成土地退化；沙尘掩埋农田；打坏庄稼叶片，影响光合作用。
4. 损坏设施：大风和沙尘磨损建筑物、车辆、精密仪器，影响电力通信。

沙尘暴的好处： 沙尘暴也不是一无是处。沙尘输送能给海洋带来营养盐，促进海洋浮游生物生长，进而给鱼类提供食物。沙尘还能中和酸雨，因为沙尘是碱性的。黄土高原就是几百万年沙尘暴堆积出来的，孕育了中华文明。

沙尘暴治理： 治理沙尘暴，根本措施是恢复植被。植树造林、退耕还林还草、防风固沙、治理沙漠化，减少沙源。我国的三北防护林工程，就是为了防风固沙，减少沙尘暴。

当然，沙尘暴是自然现象，不可能完全消灭。我们能做的是减轻它的危害，改善生态环境。

9.4 寒潮大风：冬季的凛冽寒风

寒潮是冷空气大规模南下，造成大范围剧烈降温、大风和雨雪的天气过程。寒潮带来的大风，是我国冬半年最常见的大风灾害。

寒潮冷空气来自北极和西伯利亚，那里冬季极其寒冷，冷空气堆积到一定程度，就会像决堤的洪水一样南下，席卷我国大部分地区。

寒潮大风的特点是：影响范围广，持续时间长，风力一般6-8级，强的时候能到10级以上。北方风力比南方大，海上风力比陆地大。

寒潮的危害：

1. 低温冻害：剧烈降温能冻死农作物、果树，尤其是春秋季的寒潮，对作物危害更大。
2. 大风灾害：吹坏建筑、设施，刮倒树木，影响交通和电力。海上大风影响航运和渔业生产。
3. 雨雪冰冻：寒潮带来的雨雪冰冻，会压断电线、树木，造成交通瘫痪，电力通信中断。

防御寒潮，主要是及时关注预报，做好农作物、牲畜的防冻工作；注意添衣保暖，预防感冒；关好门窗，加固室外物品。

9.5 雷暴大风与飑线

夏天的午后，经常会出现雷雨大风。这是因为空气对流旺盛，形成了雷暴云。雷暴云底部的下沉气流，到达地面后向四周扩散，形成强劲的阵风，这就是雷暴大风。

雷暴大风的特点是：来得快，去得也快，持续时间短，但风力强，一般能到8-10级，强的能到12级以上。往往还伴随着雷电、暴雨、冰雹。

还有一种更强烈的，叫飑线。飑线是一条狭窄的强对流天气带，长几十到几百公里，宽几公里到几十公里。飑线过境时，风向突变，风速骤增，气压猛升，气温骤降，同时伴有暴雨、冰雹、龙卷风，破坏力非常强。

雷暴大风和飑线都是强对流天气，尺度小，生消快，预报难度大，但持续时间短，影响范围有限。夏季午后到傍晚是高发期。

第十章 风帆时代：古人对风的利用

人类对风的利用，已经有几千年的历史。从古代的帆船、风车，到现代的风力发电，风一直是人类重要的能量来源。

10.1 航海：风帆驱动的大航海时代

人类最早利用风，应该就是航海了。早在几千年前，古埃及人、腓尼基人就已经会使用风帆，借助风力航行。

在蒸汽机发明之前，远洋航行完全靠风力。帆船就是利用风对帆的作用力前进的。顺风的时候最好，风直接推着船走；侧风的时候，通过调整帆的角度，也能获得向前的推力；甚至逆风的时候，走”之”字形路线，也能慢慢前进。

古代航海家们很早就掌握了信风的规律。他们知道，低纬度地区常年吹着稳定的东北信风和东南信风。从欧洲出发去美洲，顺着东北信风向西南航行，非常顺利；回来的时候，往北走，顺着西风带向东航行，就能回到欧洲。这样就形成了一个环流航线，大大提高了航行效率。

哥伦布发现新大陆，麦哲伦环球航行，都是靠着信风完成的。可以说，没有风，就没有大航海时代，也就没有后来的地理大发现和全球化。

季风也对古代航海至关重要。印度洋上的季风，冬季吹东北风，夏季吹西南风。古代的阿拉伯商人和中国商人，就是利用季风进行海上贸易。冬天出发，夏天回来，一年一个来回，非常准时。海上丝绸之路，就是靠季风吹出来的。

中国古代的造船和航海技术曾经非常先进。明朝的郑和下西洋，率领庞大的船队，远航到东南亚、印度洋、非洲东海岸。他们就是熟练掌握了季风和洋流的规律，才能顺利完成远航。

10.2 风车：从提水到磨面

风车也是人类利用风能的重要发明。一般认为，风车最早出现在公元前2世纪的波斯，也就是现在的伊朗一带。后来逐渐传到欧洲、中国和世界各地。

早期的风车主要用来干什么呢？

第一是提水灌溉。干旱地区，或者低洼地区，用风车带动水泵，把地下水抽上来灌溉农田，或者把低洼地的水排出去。荷兰的风车最有名，荷兰地势低平，很多地方低于海平面，就是靠风车排水，造出了大片良田。所以荷兰被称为”风车之国”。

第二是磨面。风车带动石磨，把粮食磨成面粉。这在古代是非常重要的加工方式，节省了大量人力畜力。欧洲中世纪的庄园里，几乎都有风车磨坊。

第三是其他加工。比如榨油、锯木头、造纸、捣碎矿石等等。只要是需要旋转动力的，都可以用风车带动。

中国古代也有风车，主要分布在北方缺水地区，用来提水灌溉。比如天津、河北、山东一带，过去有很多立式风车。

传统的风车有不同的样式。有水平轴的，像荷兰那种，有四个大帆叶；也有垂直轴的，比如波斯的风车，还有中国的立轴式风车。

风车在古代是非常重要的动力装置，相当于古代的”发动机”。直到蒸汽机发明之后，风车才逐渐被取代。但在一些偏远地区，风车一直使用到近现代。

10.3 农业生产中的风能利用

除了灌溉，风在农业中还有很多用处。

风力扬场：收获粮食之后，里面混有糠壳、尘土。农民把粮食举起来往下倒，风把轻的糠壳吹走，重的粮食落下来，就能把粮食和杂质分开。这叫扬场，是最原始的风选方法。

通风干燥：粮食收获后需要晾干。有风的时候，粮食干得快。过去的粮仓都要通风，防止发霉。还有晒盐，也是靠风吹日晒，让水分蒸发，得到盐。

风力传粉：很多农作物是风媒花，比如小麦、水稻、玉米。有风的时候，花粉才能传播，才能结实。如果开花的时候一点风都没有，反而会影响产量。

当然，风对农业也有害处，比如大风倒伏、干热风、沙尘暴。但总体来说，风对农业是利大于弊的。

10.4 生活中的其他利用

风筝： 风筝是中国古代的发明，已经有两千多年历史。早期的风筝还曾经用于军事，比如传递信息、测量距离。后来逐渐变成了娱乐玩具。放风筝就是利用风的升力，让风筝飞在空中。

风力助航： 除了帆船，内河的船只也会用帆。甚至还有风帆船，在冰面上滑行的冰帆，在陆地上的陆地风帆车，都是利用风力作为动力。

通风纳凉： 夏天的时候，有风就凉快。古代的建筑设计很讲究通风，比如天井、穿堂风，都是利用空气流动来降温。扇子也是利用人造风来降温的。

可以说，在古代，风是除了人力、畜力之外，最重要的可再生能源。人们的生产生活，很多方面都离不开风。

第十一章 现代电力革命：风力发电

进入现代社会，风能有了更重要的用途——发电。风力发电是目前技术最成熟、成本最低、发展最快的可再生能源之一，在全球能源转型中扮演着关键角色。

11.1 风力发电的基本原理

风力发电的原理其实很简单：风吹动风车叶片旋转，把风能转化为机械能；然后通过增速机提高转速，带动发电机旋转，把机械能转化为电能。

简单说就是：风能 → 机械能 → 电能。

这个过程中，能量是守恒的，风的动能减少了，转化成了电能。所以风经过风轮之后，风速会降低。

风力发电不需要燃料，不排放污染物，不产生温室气体，是非常清洁的能源。而且风能是可再生的，只要有太阳，就会有温度差，就会有风，风能就用之不竭。

当然，风力发电也有缺点：风速不稳定，发电量也就不稳定；风速太低或者太高都不能发电；需要占用土地；对鸟类有一定影响；还有视觉和噪音污染。但总体来说，优点远远大于缺点。

11.2 风力发电机的结构与类型

水平轴风力发电机： 现在最常见的是水平轴风力发电机，也就是风轮轴是水平的，和风向平行。

它主要由这几个部分组成：

1. 风轮：一般有2-3个叶片，是捕获风能的部件。叶片现在都是用玻璃钢做的，又轻又结实。大型风机的叶片能有几十米长。
2. 机舱：在塔筒顶上，里面装着齿轮箱、发电机、控制系统等核心部件。
3. 塔筒：支撑机舱和风轮的柱子，一般是钢制的，几十米到一百多米高。越高的地方风速越大，所以塔筒越建越高。
4. 偏航系统：用来转动机舱，让风轮始终对着风，这样发电效率最高。
5. 变桨系统：用来调整叶片的角度，风速低的时候角度大，多捕风；风速太高的时候角度小，减少受力，保护风机。

垂直轴风力发电机： 还有一种是垂直轴风力发电机，风轮轴是垂直的。它的优点是不用对着风，什么方向的风都能用；结构简单，维护方便；噪音小。缺点是效率比水平轴低，启动风速高，大型化困难。所以现在主流还是水平轴风机，垂直轴一般用在小型、分布式的场景。

按规模分类：

• 小型风机：几千瓦以下，家用、偏远地区供电。
• 中型风机：几十到几百千瓦，分布式发电。
• 大型风机：兆瓦级以上，用于风电场。现在主流的陆上风电机组是2-5兆瓦，海上的能到10兆瓦以上，最大的已经超过15兆瓦。

15兆瓦是什么概念？一个叶片就有100多米长，转一圈就能发几十度电，够一个家庭用一个月。满发的话，一年能发几千万度电。

11.3 全球风电发展历程

风力发电的历史可以追溯到19世纪末。1887年，苏格兰人詹姆斯·布莱斯建造了第一台风力发电机，用来给电池充电。差不多同时，美国人查尔斯· Brush也建造了一台大型风力发电机，用来给自己家供电。

但早期的风电技术不成熟，成本高，规模很小。直到20世纪70年代，石油危机爆发，油价暴涨，各国才开始重视新能源，风电迎来了快速发展。

丹麦是现代风电技术的先驱。维斯塔斯、西门子歌美飒等世界顶级风机厂商都来自丹麦。丹麦也是风电占比最高的国家之一，风电已经占到全国用电量的一半左右。

20世纪80年代，美国加州掀起了风电热潮，建了很多风电场。后来因为政策变化，发展放缓。

进入21世纪，全球风电进入高速增长期。装机容量连年攀升，成本不断下降。特别是最近十年，技术进步非常快，风机越做越大，成本越来越低，风电已经成为很多国家最便宜的电源之一。

到2024年底，全球风电装机容量已经超过10亿千瓦，每年发电量占全球总电量的7%左右。中国、美国、德国、印度、西班牙是风电装机最多的几个国家。

11.4 中国风电发展现状

中国风电起步于20世纪80年代。1986年，山东荣成马兰风电场并网，这是中国第一个商业化风电场。

早期发展比较慢，2000年以后开始加速。特别是2005年之后，国家出台了一系列扶持政策，风电爆发式增长。2010年，中国风电装机容量超过美国，成为世界第一。

现在，中国是全球最大的风电市场，也是最大的风机制造国。风机产量占全球的一半以上，不仅满足国内需求，还大量出口。

到2024年底，中国风电装机容量已经超过4亿千瓦，稳居世界第一。风电已经成为我国第三大电源，仅次于火电和水电。

我国风电资源丰富。“三北”地区（西北、华北、东北）风能资源最好，地势平坦，适合建大型风电场。东南沿海地区风能也不错，特别是海上风电资源丰富。

但风电发展也面临一些问题：比如弃风限电，就是风机发的电太多，电网消纳不了，只能不让发。还有电网接入问题，风电不稳定，对电网冲击大。这些问题都在逐步解决中。

11.5 海上风电：蓝色能源宝库

海上风电是最近十年发展起来的新方向。和陆上风电比，海上风电有很多优势：

1. 风速大：海面摩擦力小，风速比陆地高很多，发电量也高。
2. 风稳定：海上风的波动小，湍流少，发电更平稳。
3. 不占土地：建在海里，不占用宝贵的土地资源，也没有拆迁问题。
4. 离负荷中心近：我国东部沿海地区经济发达，用电量大，海上风电就在家门口，送电方便。

当然，海上风电也有缺点：建设难度大，成本高，维护困难，环境条件恶劣，要抗台风、抗腐蚀。

但随着技术进步，海上风电成本下降很快。现在欧洲的海上风电已经实现平价上网了，中国也在快速追赶。

中国拥有漫长的海岸线，海上风能资源极其丰富，开发潜力巨大。最近几年，中国海上风电发展非常快，装机容量已经超过英国，成为世界第一。

未来，海上风电将是我国风电发展的重点。特别是深远海风电，空间更大，资源更好，发展前景广阔。

11.6 风电技术发展趋势

风电技术还在快速进步，主要有几个发展方向：

大型化：风机越做越大，叶片越来越长，塔筒越来越高。单机容量大了，单位千瓦成本就低了，发电效率也高了。未来陆上风机主流会到5-8兆瓦，海上会到15-20兆瓦，甚至更大。

智能化：风机上装各种传感器，用人工智能算法控制，优化发电效率，预测故障，实现无人值守、智能运维。还能做风电场的智能调度，优化整体发电量。

储能结合：风电不稳定，配上储能，就能平滑输出。风电+储能是未来的发展方向，能解决间歇性问题，让风电成为更可靠的电源。

漂浮式海上风电：现在的海上风电都是固定式的，建在浅海。水深超过60米，固定式就不划算了。漂浮式风机漂在海上，用锚链固定，适合深远海。这是未来海上风电的重要方向。

风电+其他产业融合：比如风电+渔业，风电场下面养鱼，立体开发；风电+旅游，风电场变成观光景点；风电+制氢，用风电电解水制氢，把电能转化为氢能存储和运输。

总的来说，风电技术还在快速进步，成本还在下降，未来的发展空间非常大。在碳中和的大背景下，风电将成为未来能源系统的主力电源之一。

第十二章 风的多元应用

除了发电，风在现代社会还有很多其他的应用，渗透在我们生活的方方面面。

12.1 航空航天：风与飞行

飞机能飞上天，靠的就是空气流过机翼产生的升力。风对飞行的影响非常大。

起飞降落：飞机一般要逆风起飞、逆风降落。因为逆风的时候，相对空气的速度大，升力大，起飞降落需要的滑跑距离就短，也更安全。顺风的话，需要更长的跑道，还容易出危险。所以机场跑道的方向，一般都是顺着当地常年主导风向修建的。

航线飞行：高空有西风急流，自西向东风速很大。飞机从西往东飞，顺着西风急流，能节省时间和燃油；从东往西飞，顶着风，就费时间费油。比如从北京飞乌鲁木齐，往西飞要三个半小时，往东飞只要三个小时，就是西风的影响。

风切变：风切变是短距离内风速风向突然变化，对飞机起降危害很大，容易造成事故。特别是低空风切变，是航空安全的重要威胁。机场都有风切变预警系统，保障飞行安全。

风洞试验： 研制飞机、火箭、汽车的时候，都要做风洞试验。风洞就是一个巨大的管道，用风扇吹出高速气流，模拟物体飞行时的空气流动，测量空气阻力、升力等参数。

风洞是航空航天、汽车工业必不可少的试验设施。大的风洞能装下整架飞机，风速能达到几倍音速，非常壮观。

除了飞机，高层建筑、桥梁、高塔，也要做风洞试验，测试抗风性能。因为风对高大建筑的作用力非常大，设计不好会出危险。

12.2 体育运动：与风共舞

很多体育运动都和风有关，甚至就是靠风来进行的。

帆船：帆船运动完全靠风力驱动。运动员要根据风向调整帆的角度，利用不同方向的风前进。帆船比赛很考验运动员对风的判断和操控技术。

帆板：和帆船类似，人站在板上，操控帆来前进。还有风筝冲浪，用风筝拉着人在水面滑行，非常刺激。

滑翔伞、滑翔机：利用上升气流在空中滑翔。飞行员寻找热气流、山坡上升气流，乘着气流升高，然后滑翔前进。好的飞行员能飞几百公里远，完全靠风能。

跳伞：跳伞运动员在空中也会受风的影响，需要调整姿态，控制落点。

风筝：传统的风筝运动，现在也有比赛，比如风筝冲浪、雪地风筝。

其他运动：比如射箭、射击，风会影响箭和子弹的轨迹，运动员要考虑风的修正。自行车比赛，顺风逆风对成绩影响很大。足球比赛，任意球的时候，球员会利用弧线球，让球借助空气旋转拐弯，也就是”香蕉球”。

可以说，风给体育运动增加了很多乐趣和挑战。

12.3 建筑与城市规划：防风与通风

在建筑设计和城市规划中，风是非常重要的考虑因素。

高层建筑抗风： 高楼大厦受到的风力非常大。风对建筑的作用力，和风速的平方成正比。风速增加一倍，风力就是原来的四倍。几百米高的摩天大楼，顶部风速能达到每秒几十米，产生的推力是巨大的。

如果建筑抗风设计不好，轻则摇晃让人头晕，重则结构损坏甚至倒塌。所以超高层建筑都要做严格的风洞试验，优化外形，加强结构。

很多摩天大楼设计成锥形、流线型，或者有扭转的造型，就是为了减少风阻，分散风力。比如上海中心大厦，扭转的外形能大大降低风的作用力。

还有的建筑里面装了调谐质量阻尼器，一个几百吨重的大铁球，风一吹大楼晃的时候，铁球反方向晃，抵消晃动，让楼更稳。

城市通风： 夏天的时候，城市里很热，如果通风不好，就更闷热。城市规划中，会设计通风廊道，让郊外的凉风能吹进市区，缓解热岛效应。

比如北京就规划了多条通风廊道，顺着主导风向，打通从郊区到市区的绿色通道，让风能顺利进来，给城市降温。

建筑设计也要考虑自然通风。好的户型，南北通透，穿堂风一过，夏天就很凉快，不用开空调，既舒适又节能。

防风沙、防风雪： 北方多风沙的地区，城市和建筑要考虑防风沙。比如在城市上风方向建防护林，建筑设计上减少风沙进入。

北方雪大的地方，还要考虑风吹雪的影响，避免积雪堆积在道路和建筑门口。

12.4 风能制热、制冷

风不仅能发电，还能直接用来制热和制冷。

风力制热： 用风力带动搅拌器，搅拌液体，靠摩擦生热；或者带动压缩机，压缩空气生热；或者风动水泵，把水抽到高处，下落过程中产生热量。

风力制热的效率比风力发电再用电制热高，因为减少了能量转换的损耗。特别适合寒冷、缺电但风大的地区，用来取暖、供应热水。

风力制冷： 利用风能驱动制冷机，比如吸收式制冷、压缩式制冷。可以用来冷藏食物、空调降温。在缺电的偏远地区、海岛，很有用处。

还有更简单的，就是通风降温。夏天利用自然通风，给室内降温，不用空调。这是最节能的制冷方式。

12.5 其他工业应用

风力选矿： 利用不同矿物颗粒的重量不同，用风吹，轻的吹走，重的落下，把矿物分开。比如选煤、选金，都有用风选的。

风力输送： 工厂里，粉状、颗粒状的物料，可以用管道风力输送。比如水泥厂、面粉厂、粮食仓库，用气流把物料吹到指定地方，方便快捷。

风力清选： 农业上清选粮食，工业上清选原料，都可以用风选，把轻重不同的杂质分开。

风干、烘干： 很多产品需要干燥，利用自然风或者强制通风，让水分蒸发。比如木材风干、食品风干、药材风干。比加热烘干更节能，还能保持产品品质。

第十三章 风与文化：人类精神世界的风

风不仅影响着人类的物质生活，也深刻地融入了人类的文化和精神世界。从古至今，风出现在神话、文学、艺术、民俗、哲学中，承载着人类丰富的情感和思想。

13.1 神话传说中的风

在古代，人们不理解风是怎么来的，就创造了风神的形象。几乎每个文明都有自己的风神。

中国神话中的风神： 中国古代的风神叫”风伯”，也叫”飞廉”。传说风伯是蚩尤的师弟，长着鹿的身体，头像孔雀，有角，蛇的尾巴，身上有豹子的花纹。他能兴风作浪，法力无边。

后来风伯被纳入道教神仙体系，和雨师、雷公、电母一起，负责行雨布风。在民间信仰中，风伯掌管着风，人们祭祀他，祈求风调雨顺。

还有”巽”，在八卦中，巽代表风，象征着柔顺、渗入。

希腊神话中的风神： 希腊神话里，风神叫埃俄罗斯（Aeolus）。他住在一个漂浮的岛上，掌管着所有的风。他把风装在山洞里，用巨石堵住。需要的时候，就放出风来。

奥德赛的故事里，埃俄罗斯给了奥德修斯一袋风，帮他回家。结果船员们以为袋子里是金子，偷偷打开，所有的风都跑出来了，把船又吹回了原点。

希腊神话里还有四方风神：北风神玻瑞阿斯，东风神欧洛斯，南风神诺托斯，西风神仄费洛斯。各有各的性格和职责。

其他文明的风神： 埃及神话里的风神叫舒，是空气和风的神，也是他把天和地分开的。 印度神话里的风神叫伐由，是风暴之神，也是战神之一。 日本神话里也有风神通，还有著名的风神雷神形象，是日本传统文化的经典符号。

可以看出，在古人的想象中，风是有灵性、有力量的神灵，掌控着自然的变化，也影响着人类的命运。

13.2 文学作品中的风

风是文学作品中最常见的意象之一。文人墨客喜欢用风来烘托气氛、抒发情感。

中国古典诗词中的风： 《诗经》里就有很多写风的句子。“北风其凉，雨雪其雱”，用北风烘托凄凉的氛围。“习习谷风，以阴以雨”，用谷风起兴，写夫妻之情。

唐诗宋词里，风更是无处不在。 “春风又绿江南岸，明月何时照我还”，春风是春天的使者，也寄托着思乡之情。 “夜来风雨声，花落知多少”，风雨声里，是惜春的惆怅。 “大风起兮云飞扬，威加海内兮归故乡”，大风里是英雄的豪情壮志。 “风萧萧兮易水寒，壮士一去兮不复还”，寒风中是壮士的悲壮决绝。 “东风不与周郎便，铜雀春深锁二乔”，东风是历史的机缘巧合。 “莫道不消魂，帘卷西风，人比黄花瘦”，西风里是浓浓的愁绪。

不同的风，有不同的情感色彩。春风温暖，秋风萧瑟，夏风燥热，冬风寒冽。东风、南风多和春天、温暖有关；西风、北风多和秋天、寒冷、悲凉有关。

现当代文学中的风： 现当代文学里，风也经常出现。比如老舍的《骆驼祥子》里，写北京的大风，“风带着雨星，像在地上寻找什么似的，东一头西一头地乱撞”，烘托出环境的恶劣和祥子的艰辛。

很多散文家也喜欢写风。比如朱自清的《春》里，“吹面不寒杨柳风”，写出了春风的温柔。

外国文学中的风： 外国文学里也有很多风的经典描写。比如《飘》的原名《Gone with the Wind》，直译就是”随风而去”，风象征着逝去的时光和命运的无常。

《呼啸山庄》里的狂风更是贯穿全书的灵魂意象。约克郡荒原上永不停歇的呼啸狂风，既是恶劣自然环境的写照，也象征着主人公炽热、狂暴、挣脱一切束缚的爱情与生命力。风的呼啸声，就是人物内心呐喊的外化。

海明威的《老人与海》里，风是老渔夫圣地亚哥在海上最忠实的伙伴，也是最严峻的考验。顺风时推着小船前进，逆风时考验人的意志。风的变化，推动着整个故事的起承转合，也映衬着老人不屈的精神。

在很多寓言和童话里，风也常常扮演角色。比如《北风和太阳》的故事，北风用蛮力想吹掉路人的衣服，结果越吹人裹得越紧；太阳用温暖让人主动脱下衣服。这个简单的寓言道出了一个深刻的道理：温和的力量往往比狂暴的力量更强大。

风在文学里，从来都不只是自然现象。它是情绪，是命运，是时光，是精神。它看不见摸不着，却能渗透到文字的每一个角落，让文字有了流动的质感，有了呼吸的韵律。

13.3 艺术世界里的风

风是无形的，但艺术家们总能用自己的方式，把风的形状、风的声音、风的感觉凝固下来。

绘画中的风 在中国传统绘画里，风是一种非常高级的意境。画家不会直接画风，而是通过被风吹动的事物来表现风。比如飘拂的柳枝、翻卷的衣袖、飞扬的衣带、倾斜的芦苇、荡漾的水波。看到这些细节，观者自然就能感受到风的存在。

唐代吴道子的画，被称为“吴带当风”。他画的人物衣袂飘飘，像有风吹过一样灵动飞扬，成为中国画的经典风格。南宋马远的《寒江独钓图》，一叶扁舟，几道波纹，寥寥几笔，江上的寒风萧瑟之感扑面而来。

山水画里，风还能营造气势。比如范宽的《溪山行旅图》，大山巍峨，瀑布飞流，山间树木仿佛有风吹过，静中有动，让整个画面活了起来。

西方绘画里，风常常和风暴、大海联系在一起。英国画家透纳特别擅长画风和风暴。他的《暴风雪中的汽船》，整个画面都在旋转、翻滚，模糊的光影和动荡的笔触，让观者仿佛能听到狂风的呼啸，感受到海浪的冲击。他画的不是风的形状，而是风的力量和感觉。

还有梵高的《星月夜》，旋转的星云，扭曲的柏树，整个天空都像在流动、在旋转。那种强烈的动感，就像有一股巨大的风在宇宙间吹拂，充满了躁动的生命力。

音乐中的风 音乐本身就是空气振动产生的，和风有着天然的联系。很多作曲家都创作过描写风的乐曲。

比如贝多芬的《田园交响曲》第四乐章，标题就是“暴风雨”。急促的弦乐、轰鸣的铜管，逼真地再现了狂风大作、暴雨倾盆的场景。等到风停雨住，悠扬的旋律响起，那种雨过天晴的清新感格外动人。

还有德彪西的《西风》《亚麻色头发的少女》里都有风的意象。他的印象派音乐，就像用声音作画，能描摹出微风拂过的朦胧、轻柔的感觉。

中国传统音乐里也有很多写风的曲子。比如古琴曲《风入松》，旋律清越灵动，仿佛能听到风吹过松林的沙沙声，有一种清幽高远的意境。还有《春风》《秋风词》，都借着风来抒发情感。

除了专门写风的曲子，音乐里还经常用风声来营造氛围。比如很多电影配乐里，用呼啸的风声烘托紧张、凄凉、空旷的气氛。恐怖片里的风声，更是能让人不寒而栗。

舞蹈与雕塑 舞蹈是人体的艺术，也是最能表现风的动态美的艺术。舞者的衣袖、裙摆、发丝随风而动，身体的舒展、旋转、跳跃，都像是风的具象化。比如敦煌壁画里的飞天，飘带飞扬，凌空飞舞，不用画风，风的感觉已经满溢出来。现代舞里也有很多以风为主题的作品，用身体的律动诠释风的轻柔、狂暴、婉转、奔腾。

雕塑虽然是静态的，但优秀的雕塑也能表现出风的动感。比如古希腊的《胜利女神像》，女神的衣裙紧紧贴在身上，褶皱顺着风向向后飞扬，仿佛她正迎着海风展翅飞翔。静态的石头，却传递出强烈的动感和风的存在感，这就是艺术的魔力。

13.4 民俗与日常生活中的风

风早已融入中国人的日常生活，藏在民俗、谚语、节气里，成为传统文化的一部分。

二十四节气里的风 二十四节气，很多都和风有关。古人把每个季节的风都起了名字，春风叫“东风”，夏风叫“南风”，秋风叫“西风”，冬风叫“北风”。节气里的风，是物候变化的信号。

立春三候，第一候就是“东风解冻”。东风一吹，冰雪消融，春天就来了。春分的时候，“玄鸟至，雷乃发声，始电”，伴随着春风，燕子归来，雷雨增多。

清明时节，“春风送暖，草木萌发”，所以有“清明风”的说法。而到了立秋，“凉风至”，西风一吹，天气转凉，秋天就到了。古人还说“一日南风三日暖，一日北风三日寒”，就是对风向和气温关系的经验总结。

风与传统民俗 放风筝是中国古老的民俗，尤其清明前后放风筝是传统。古人认为放风筝能放走晦气、消灾解难。把风筝放上高空，然后剪断引线，让风筝随风飘走，就象征着把病痛、烦恼都带走了。

还有“风狮爷”，是福建、台湾沿海地区的民俗信仰。海边风大，风沙大，人们就雕刻石狮子，立在村口、路口，用来镇风、辟邪、保平安。风狮爷是当地人对抗风灾、祈求安稳的精神寄托。

风水文化里，风更是核心概念之一。“风水”二字，顾名思义，藏风聚气，得水为上。古人认为，居住的地方要“藏风”，不能让风直吹，把气吹散了；也要通风，不能闭塞。好的风水，风要舒缓、柔和，不能太急、太猛。虽然风水里有迷信成分，但本质上是古人对居住环境的经验总结，核心就是选择通风、舒适、安全的居住环境。

气象谚语里的智慧 劳动人民在长期的生产生活中，总结出了很多关于风的谚语，用来预测天气，指导农业生产。

比如“东风急，备斗笠”，东风吹得急，预示着要下雨了。 “南风暖，北风寒，东风潮湿西风干”，不同风向对应不同的天气特点，非常准确。 “久晴西风雨，久雨西风晴”，长时间晴天刮西风，就要下雨；长时间下雨刮西风，就要转晴了。 “夜里起风夜里住，五更起风刮倒树”，夜里起的风一般停得快，黎明时分起的风往往很大。 “风急天变必有雨”，风速突然变大，天气突变，往往是降雨的前兆。

这些谚语都是古人经验的结晶，很多到今天依然适用。在没有天气预报的年代，它们就是老百姓的“气象指南”。

13.5 哲学思想里的风

在中国传统哲学里，风有着丰富的精神内涵，承载着古人对世界、对人生的思考。

道家：御风而行的逍遥 庄子的《逍遥游》里，列子“御风而行，泠然善也，旬有五日而后反”。驾着风飞行，轻盈自在，十五天一个来回。这是道家追求的自由境界——摆脱外物的束缚，与自然融为一体，逍遥自在。

但庄子还觉得不够，列子还要依赖风，还是有所凭借。真正的逍遥，是“乘天地之正，而御六气之辩，以游无穷者”，顺应自然规律，驾驭六气的变化，遨游于无穷的宇宙，什么都不依赖。风在这里，是通往自由的媒介，也是精神境界的参照。

道家认为，风是“气”的流动。天地之间，一气而已，气的流动就成了风。风无处不在，无孔不入，就像“道”一样，充盈天地，运行不息。人要像风一样，柔顺、灵活、顺势而为，不强求，不执拗，才能长久。

儒家：君子之德风 孔子说：“君子之德风，小人之德草。草上之风，必偃。”君子的品德就像风，老百姓的品德就像草。风吹到草上，草一定会跟着倒伏。

这句话是儒家德治思想的经典表达。上位者的道德品行，会像风一样影响下面的人，起到教化、引领的作用。风在这里，象征着教化的力量、德行的感染力，无形却有力，能潜移默化地改变人心。

儒家还讲“风骨”，指人的品格、气节、骨气。就像风一样，刚正不阿，宁折不弯。“魏晋风骨”就是指魏晋时期士人那种旷达洒脱、不拘礼法、坚守自我的精神气度。

禅意：风动幡动的智慧 禅宗有个著名的公案：风吹幡动，一个和尚说风动，一个和尚说幡动，争论不休。六祖慧能说：“不是风动，不是幡动，仁者心动。”

这个公案道出了禅宗的核心思想：外境都是虚妄，人心才是根本。风动也好，幡动也好，都是表象；如果你的心不动，这些都影响不了你。烦恼不是来自外界，而是来自自己的内心。

风在这里，成了映照内心的镜子。同样一阵风，有人觉得凉爽，有人觉得寒冷，有人觉得烦躁，有人觉得惬意。风没有变，变的是人心。

第十四章 风的观测与预报

我们每天听到的天气预报里的风向、风速，不是凭空猜出来的，而是靠一套完整的观测网络和预报系统得来的。从地面到高空，从陆地到海洋，人类建立了全方位的风的观测体系，也发展出了越来越精准的预报技术。

14.1 地面风的观测

地面风的观测，是气象观测最基础的内容。标准的地面气象观测站，都会观测风向和风速。

观测仪器 最经典的测风仪器，是风杯式风速计和风向标的组合。一般安装在离地面10米高的杆子上，周围开阔，没有遮挡，这样测出来的风才具有代表性。

风杯式风速计有三个半球形的风杯，凹面朝向不同方向。风吹过来，风杯就会绕着中心轴旋转。风速越大，转得越快。仪器内部有传感器，能把转速转换成风速数值，自动记录下来。

风向标就是一个箭头形状的装置，重心在转轴上。风吹过来，尾翼面积大，受到的风阻力大，就会被吹到下风方向，箭头就指向风的来向。比如北风的时候，箭头就指向北。风向标一般和风速计装在一起，同时观测风向和风速。

除了这种传统的，还有超声波风速计。它没有转动部件，靠超声波在空气中的传播时间差来测量风速风向。因为没有机械磨损，寿命更长，精度更高，也不容易被冻住、被沙粒打坏，现在很多自动气象站都在用。

还有更简单的压板式风速计，一块金属板挂着，风吹起来板就抬起来，抬得越高风速越大。这种精度不高，一般用在简易观测点，或者作为辅助参考。

观测规范 气象上的风速，一般指的是两分钟平均风速。因为风是一阵一阵的，瞬时风速忽大忽小，取两分钟的平均值，更有代表性。

除了平均风速，还要观测阵风，也就是一段时间内的最大瞬时风速。天气预报里说“平均风4-5级，阵风7级”，就是这个意思。

风向一般用16个方位表示，比如北、东北偏北、东北、东北偏东……一圈16个方向。更精确的话，用角度表示，正北是0度，顺时针转一圈360度，东风90度，南风180度，西风270度。

地面观测网络 我国现在有几万座自动气象站，遍布全国各地，从城市到乡村，从平原到山区，都有分布。这些自动站每分钟甚至每秒钟都在观测风速、风向、温度、湿度、气压、降水等数据，实时传回气象部门。

除此之外，还有很多专业观测站。比如机场的气象观测站，保障航班起降；高速公路的气象站，监测大风、大雾等影响行车安全的天气；风电场的测风塔，专门监测风资源，指导发电。

这些地面站点，构成了一张密集的观测网，让我们能实时掌握全国各地的地面风情况。

14.2 高空风的探测

风不止在地面，从地面到十几公里的高空，不同高度的风速风向都不一样。高空风对天气系统的移动、飞机飞行都非常重要，所以也要观测。

探空气球 最传统、最准确的高空观测方式，是无线电探空仪，俗称探空气球。

一个大大的氢气球或者氦气球，下面挂着一个小小的探空仪盒子，里面装着温度、湿度、气压传感器，还有定位和发射装置。气球升空后，会随着风飘走，一边上升一边测量不同高度的温、压、湿数据，同时把自己的位置实时发回地面。

地面接收站通过追踪气球的位置变化，就能算出不同高度的风速和风向。比如从这一秒到下一秒，气球向东飘了多少米，就能算出这个高度的东风风速。

探空气球一般能升到30公里左右的高空，直到气球膨胀到爆炸，探空仪掉落下来。整个过程大概一两个小时，能得到从地面到平流层底部的完整垂直风廓线。

我国现在有120多个探空站，每天早晚7点半各放一次气球，全球同步观测。这些数据是天气预报最重要的基础数据之一。

风廓线雷达 探空气球虽然准，但一天只能放两次，而且一个点一次只能测一条廓线，时间和空间分辨率都不够。风廓线雷达就解决了这个问题。

风廓线雷达是一种多普勒雷达，它向空中发射电磁波，大气中的湍流、尘埃、水汽团会把电磁波反射回来。因为空气在流动，反射回来的电磁波会有多普勒频移。通过分析频移的大小和方向，就能算出不同高度的风速风向。

风廓线雷达不用放气球，能24小时连续观测，每隔几分钟就能出一组数据，时间分辨率非常高。能测从几百米到几公里高的风场，垂直分辨率能到几十米。

现在我国很多地方都建了风廓线雷达，特别是机场、大城市、灾害多发区，用来监测低空风切变、冷空气过境、对流天气等，是探空观测的重要补充。

激光测风雷达 还有更先进的激光雷达测风。原理和风廓线雷达类似，只不过发射的是激光，靠空气中的气溶胶粒子反射。激光的精度更高，分辨率更细，能测很近的距离。

现在很多机场都装了激光测风雷达，专门监测跑道附近的低空风切变，给飞机起降提供安全保障。风电场上也会用激光雷达测风，优化风机控制，提高发电效率。

14.3 海洋与卫星遥感测风

海洋占了地球表面71%的面积，海洋上的风非常重要，但海洋上人烟稀少，观测站很少。卫星遥感技术，就成了观测海洋风的主力。

散射计测风 卫星上搭载的微波散射计，是专门用来测海面风的仪器。它向海面发射微波，海面因为风吹起波浪，会把微波散射回来。风速越大，海面波浪越粗糙，散射回来的信号就越强。同时，不同方向的海浪散射特性不一样，通过分析不同角度的散射信号，还能反演出风向。

散射计能一天覆盖全球海洋好几次，得到10米高度的海面风速风向数据，空间分辨率大概几公里到几十公里。虽然精度比地面观测差一点，但覆盖范围广，能得到广阔大洋上的风场数据，这是其他观测手段做不到的。

台风的监测，散射计功不可没。以前台风在大洋上的时候，人们很难知道它的准确强度和结构。有了散射计，就能实时监测台风中心附近的风力大小、风场结构，给台风预报提供关键数据。

合成孔径雷达（SAR） 合成孔径雷达也能测海面风，而且分辨率更高，能达到几米到几十米。能看清小尺度的风场结构，比如海面的中尺度涡旋、地形引起的局地风。但SAR一般是条带观测，不能像散射计那样大范围连续覆盖，一般用来做精细化观测和研究。

卫星云导风 还有一种方法叫云导风，也叫风矢。通过连续拍摄的卫星云图，追踪云块的移动，根据云块在一定时间内移动的距离和方向，算出这个云所在高度的风速风向。

云导风能得到大范围的高空风场数据，特别是海洋上、沙漠上这些没有探空站的地方，云导风数据非常宝贵。当然它也有缺点：没有云的地方就测不了；而且云本身也在生消变化，不一定完全跟着风走，所以有一定误差。

海洋浮标与船舶观测 除了卫星，海洋上还有浮标观测。锚定浮标固定在海里，上面装着气象传感器，能实时观测海面的风、温、压、湿等数据，通过卫星传回地面。还有漂流浮标，跟着海流飘，一边飘一边观测。

另外，航行在海上的商船、渔船，也会参与气象观测，叫“船舶报”。船员们定时观测天气，把数据发给气象部门。虽然现在有卫星了，但船舶观测依然是海洋气象观测的重要补充。

14.4 风的数值预报

观测是了解现在的风，而预报是预测未来的风。现在的天气预报，主要靠数值天气预报。

基本原理 数值天气预报，简单说就是把大气当成流体，用流体力学和热力学的方程组来描述它的运动。把当前观测到的大气状态（温度、气压、湿度、风速风向等）作为初始条件，输入超级计算机，用数学方法求解方程组，就能算出未来大气会怎么运动，也就知道了未来的风、雨、温度等天气要素。

风是数值预报里最核心的变量之一。所有的天气系统移动、云雨发展，本质上都是空气流动的结果。所以数值模式会计算每一个网格点、每一层高度上的风速风向。

预报能力与局限 现在的数值预报，对于大尺度的风，比如西风带的槽脊移动、寒潮大风、台风路径，预报准确率已经很高了。提前3-7天的大范围风场预报，可信度都比较高。

但对于小尺度的风，比如龙卷风、雷暴大风、山谷风、城市局地风，预报难度就大很多。因为这些现象尺度太小，只有几公里甚至几百米，数值模式的网格分辨率不够，模拟不出来。而且小尺度天气生消很快，十几分钟到几小时就没了，预报提前量很短。

还有地形复杂的地方，风的变化非常复杂，数值模式很难精确模拟。比如山区、峡谷、海岸线，实际的风和预报的往往有偏差，需要结合当地经验进行订正。

集合预报 因为大气是混沌系统，初始观测有微小误差，随着时间推移，预报结果会差得越来越远，这就是“蝴蝶效应”。所以单一的预报结果不一定可靠。

现在发展出了集合预报，就是给初始条件加一点点不同的扰动，然后同时算很多个预报结果，形成一个集合。看大多数成员都预报有大风，那出现大风的概率就高；如果成员结果差异很大，说明不确定性大，预报把握不高。

集合预报能给出天气出现的概率，比单一预报更科学。现在的台风路径预报、大风预警，都会参考集合预报的结果。

14.5 大风预警体系

为了防范风灾，我国建立了完善的大风预警制度。气象部门根据未来风力大小，发布不同等级的预警信号，提醒公众和相关部门做好防范。

预警等级 大风预警信号分四级，分别用蓝色、黄色、橙色、红色表示，红色是最高级。

• 大风蓝色预警：预计未来24小时内，平均风力6级以上，或者阵风8级以上。这时候就要注意了，尽量少骑自行车，关好门窗，加固户外搭建物。
• 大风黄色预警：预计未来12小时内，平均风力8级以上，或者阵风10级以上。这时候风力就比较大了，尽量减少外出，停止露天活动和高空作业，船舶回港避风。
• 大风橙色预警：预计未来6小时内，平均风力10级以上，或者阵风12级以上。这时候风力很强，有一定危险性。房屋要加固，人员尽量待在防风安全的地方，相关应急部门随时准备抢险。
• 大风红色预警：预计未来6小时内，平均风力12级以上，或者阵风14级以上。这是最高级别的预警，风力非常大，破坏力强。要停止集会、停课、停业（除特殊行业外），人员尽可能待在安全的室内，相关部门全力做好防风救灾工作。

除了通用的大风预警，还有专门的台风预警、沙尘暴预警、强对流天气预警，里面也包含了风力的预警内容。比如台风预警也分蓝、黄、橙、红四级，对应的风力更强。

发布与传播 气象部门通过电视、广播、手机短信、手机APP、网站、微博微信等多种渠道，及时发布预警信息。现在很多人手机上的天气APP，都能自动推送所在位置的预警提醒，非常方便。

收到预警后，公众要根据预警等级，采取相应的防范措施，保护好自己和家人的安全。相关部门也要按照预案，做好应急处置工作，减少灾害损失。

第十五章 风与气候变化

如今，气候变化已经是全人类共同面对的议题。全球变暖正在改变着地球大气的运行规律，也在改变着风。风的强度、频率、分布都在发生变化，而这些变化又反过来影响着气候系统，影响着人类的生活。

15.1 全球变暖下的风场变化

全球变暖，本质是地球大气能量增加了。能量多了，空气的运动自然也会发生变化。

行星风带的移动 最明显的变化，是行星风带整体向极地移动。因为全球变暖，热带地区扩张，赤道低压带、副热带高压带、西风带都在向两极方向移动。

观测显示，过去几十年，北半球的西风带已经向北移动了几百公里。副热带高压带也在向北扩张，影响范围越来越大。

这个移动带来的影响非常深远。比如副热带高压控制的地区，干燥少雨，它的扩张会让原本干旱的地区更干旱，原本湿润的地区可能变得干旱。地中海气候区、沙漠带都会向极地方向移动。

西风带北移，还会影响中纬度的天气系统路径。寒潮、风暴的路径都会偏北，北方地区的天气模式会发生改变。

西风带波动加剧 除了整体移动，西风带的波动也在加剧。北极变暖的速度比全球平均快很多，这叫“北极放大效应”。北极和赤道之间的温度差变小了，西风带的动力就减弱了，变得更不稳定，更容易出现大的槽脊波动。

简单说，就是西风带不再那么平直地自西向东吹，而是更容易南北摆动。有时候冷空气能一下子冲到很低的纬度，造成极端寒潮；有时候暖空气能一直伸到很高的纬度，带来异常暖冬。

这就是为什么近几年我们经常能看到极端天气：冬天突然爆冷，春天突然很热，夏天持续高温暴雨。这些都和西风带波动加剧有关系。

近地面风速的变化 关于近地面风速，有一个很有意思的现象叫“地表静止化”。很多观测显示，过去几十年，全球陆地上的平均近地面风速，整体呈减弱趋势。也就是风变小了。

为什么会这样？原因有几个：一是全球变暖，南北温差减小，气压梯度力减弱，风就小了；二是城市化发展，城市里高楼越来越多，摩擦力变大，风速就减小了；三是植被恢复，森林、草地变多了，也会降低近地面风速。

但这并不代表大风变少了。平均风速减小，但极端大风、强风事件反而可能增多。就像平时风都不大，但一旦刮风就是大风。这种“平均减弱，极端增强”的特点，是气候变化下风的重要变化趋势。

15.2 极端大风事件在增多

气候变化最显著的影响之一，就是极端天气事件增多增强。风灾也不例外。

台风强度增强 海洋温度升高，给台风提供了更多的能量。海水温度越高，蒸发越强，空气里的水汽越多，凝结释放的潜热就越多，台风的动力就越强。

研究显示，过去几十年，全球强台风（四级、五级飓风）的比例在增加，台风的最大风速在增强。而且台风能达到的最高强度，也在不断刷新纪录。

同时，台风的移动速度有变慢的趋势。移动慢了，在一个地方停留的时间就长，带来的降雨就更多，更容易造成严重的洪涝灾害。比如2021年河南的极端暴雨，就和台风“烟花”移动缓慢、水汽输送持久有很大关系。

还有台风的影响范围也在变化。随着海水变暖，台风能生成的纬度越来越高，影响的范围也在向北扩展。以前很少受台风影响的北方地区，现在也可能遭遇台风的直接袭击。

强对流大风增多 夏天的雷暴大风、冰雹、龙卷风这类强对流天气，也在增多增强。因为全球变暖，大气里的水汽更多，能量更足，对流更容易发展得更强烈。一旦触发对流，就容易形成极端的强风暴，带来破坏性的大风。

研究表明，我国的强对流大风事件，整体呈增加趋势，尤其是春季和夏季。极端的短时强风、下击暴流、龙卷风，出现的频率都比以前高了。

寒潮大风的变化 寒潮大风的变化相对复杂。一方面，全球变暖，整体气温升高，寒潮的次数好像变少了；但另一方面，因为北极变暖快，西风带不稳定，容易出现极端的寒潮事件。

也就是说，普通的寒潮可能少了，但一旦来寒潮，可能就是非常强的、破纪录的极端寒潮。比如2021年年初的超级寒潮，全国很多地方气温跌破历史极值，就是典型的例子。

这种“暖的时候更暖，冷的时候极端冷”的两极分化，是气候变化的重要特征。

15.3 风对气候系统的反馈

风不只是被动地被气候变化影响，它本身也是气候系统的核心组成部分，反过来也在影响着气候变化。

热量与水汽输送 风是全球热量和水汽的主要输送者。赤道多余的热量，靠大气环流向极地输送，维持着全球的热量平衡。海洋蒸发的水汽，靠气流输送到陆地，形成降水，维持着全球的水循环。

如果风场变了，热量和水汽的输送格局就会变。比如季风变弱，输送到内陆的水汽就少了，内陆就会更干旱；西风带波动大了，冷空气和暖空气交汇就多，极端降水和降温就多。

驱动海洋环流 表层洋流主要是靠风吹出来的。比如信风吹出了南北赤道暖流，西风吹出了北大西洋暖流、西风漂流。

如果风变了，洋流也会跟着变。比如西风增强，北大西洋暖流就会变强，给欧洲带去更多热量；西风减弱，暖流就弱，欧洲反而可能变冷。

海洋环流的变化，又会进一步影响全球气候。比如著名的厄尔尼诺现象，就和太平洋信风的减弱有直接关系。信风减弱，西太平洋的暖水向东流，导致整个太平洋海温分布异常，进而引发全球的气候异常。

风沙与气候反馈 风卷起的沙尘，也会影响气候。沙尘气溶胶能反射太阳光，给地面降温，这叫“阳伞效应”。沙尘还能作为凝结核，影响云的形成和降水。

反过来，气候变干旱，地表植被少，沙尘就多；沙尘多了，降温又可能让环流变化，进一步影响降水。这就形成了一个反馈循环。

15.4 风能与气候变化的相互作用

发展风能，是应对气候变化、实现碳中和的重要手段。但风电场本身，也会对局地气候产生一点点影响。

风电助力碳中和 风力发电不烧煤，不排放二氧化碳，是非常清洁的可再生能源。大力发展风电，替代化石能源发电，就能减少温室气体排放，减缓全球变暖。

现在全球风电装机容量已经超过10亿千瓦，每年能减少几十亿吨的碳排放。未来随着风电占比越来越高，它对碳中和的贡献会越来越大。可以说，风是人类应对气候变化的重要盟友。

风电场的局地气候效应 很多人会问：建了那么多风力发电机，把风的能量都拿走了，会不会让风变小？会不会影响气候？

其实从全球尺度看，风电拿走的能量，和大气运动的总能量比起来，微乎其微，完全可以忽略，不会影响全球的风场和气候。

但在局地尺度，风电场确实会有一点点影响。风轮转动会产生湍流，混合上下层空气。夜间的时候，近地面凉，高空暖，风电场的搅拌作用会把高空的暖空气带下来，让近地面温度升高一点点，大概零点几度的样子。白天的影响就更小了。

另外，风电场后面会有尾流，也就是风经过风机后风速会降低，影响后面风机的发电。但这个影响范围也就几公里到十几公里，走出风电场范围，风就慢慢恢复了。

总体来说，风电场对局地气候的影响非常小，和它带来的减排效益比起来，完全不值一提。而且现在的风电场设计，都会尽量优化布局，减少尾流影响，提高发电效率。

第十六章 风的未来

风陪伴了人类文明的整个历程，从古代的风帆、风车，到现代的风电、航空，风一直在给人类提供力量。未来，随着技术的进步，人类对风的认识会更深入，对风的利用会更高效，也会更好地应对风带来的灾害。

16.1 风能技术的未来

风能是未来能源系统的主力之一，技术还在飞速进步。未来的风能，会更大、更高、更远、更智能。

更大的风机 风机大型化的趋势还会继续。现在陆上风机主流是5-6兆瓦，叶片长七八十米；海上主流是15-20兆瓦，叶片长一百二三十米。未来十年，陆上风机可能会到10兆瓦以上，海上会到20-30兆瓦，叶片长度超过200米。

更大的风机，意味着单位千瓦的成本更低，发电效率更高。同样一个风电场，用大风机，需要的风机数量更少，占地更少，运维也更方便。

当然，风机也不是越大越好。太大了，运输、安装、维护难度都会指数级上升，叶片的材料、结构设计也会遇到瓶颈。技术会在成本和性能之间找到最优平衡点。

更高的塔筒 风随高度增加而增大，越高的地方风越大、越稳定。所以塔筒越建越高，从以前的七八十米，到现在的一百多米、一百五六十米，未来可能会到200米以上。

高塔筒技术，能让低风速地区也能开发风电，大大拓展了风能资源的可开发范围。以前很多风小的地方，建风机不划算，现在有了高塔筒，就能经济开发了。

深远海风电 海上风电正在从近海走向深远海。近海水深浅，适合建固定式基础的风机，但近海空间有限，而且离海岸近，景观、航运、渔业等冲突多。深远海水深大、空间广、风资源更好，是未来的蓝海。

深远海风电，主要靠漂浮式风机。风机不是固定在海床上，而是漂在海面上，用锚链固定在海底。漂浮式技术现在已经有示范项目了，成本还比较高，但随着技术成熟、规模扩大，成本会快速下降。

未来几十年，深远海风电会迎来爆发式增长。广阔的大洋，将成为人类巨大的能源宝库。

高空风电 比深远海更前沿的，是高空风电。我们知道，离地面越高，风速越大，能量密度越高。对流层中层，也就是几千米到一万多米的高空，风速非常稳定，能量密度是地面的好几倍甚至几十倍。

高空风电，就是把发电装置放到高空去捕风。有各种技术路线：比如像风筝一样的发电风筝，带着发电机在空中飞；比如高空的浮空平台，带着风轮；还有系留式的无人机，拖着电缆发电。

高空风电现在还处于试验阶段，离商业化还有距离。但它的资源潜力巨大，一旦技术突破，可能会彻底改变能源格局。

风电+储能+智慧调度 风电不稳定，是它最大的短板。未来，风电会和储能深度结合。发的电用不完，就存起来；没风的时候，再放出来。这样就能把不稳定的风电，变成稳定可靠的电源。

储能的方式有很多种，锂电池、抽水蓄能、压缩空气、制氢等等。不同场景用不同的储能方式，组合起来，就能解决风电的间歇性问题。

同时，智慧电网、智慧调度也会越来越完善。用人工智能预测风速、预测发电量，优化电网调度，让风电尽可能多地被消纳利用。

16.2 风灾防御的进步

随着技术进步，人类对风灾的防御能力也在不断提高。未来的风灾防御，会更精准、更智能、更有韧性。

更精准的预报预警 未来的数值预报模式，分辨率会越来越高。现在全球模式分辨率大概是十几公里，未来会到几公里甚至一公里级。小尺度的天气系统，比如雷暴大风、龙卷风，也能被模式捕捉和预报。

雷达、卫星等观测技术也会更先进。相控阵雷达能更快、更精细地观测风暴；新一代气象卫星能更高频次地观测风场变化；人工智能技术能从海量观测数据里，更快识别出灾害性大风的征兆。

预警的提前量会更长，准确率会更高，预警信息也会更精准。能精确到哪个街道、哪个乡镇会出现大风，风力多大，什么时间到。公众能更早收到预警，做好准备。

更抗风的建筑与基础设施 建筑设计的抗风标准会越来越高。超高层建筑会采用更优化的气动外形，减少风阻和风振；更先进的阻尼器技术，能更好地抵消大风引起的晃动。

桥梁、电网、通信塔等基础设施，抗风设计标准也会提升。能抵御更强的台风、暴风，不容易被风吹坏。就算局部损坏，也能快速修复。

城市里的广告牌、围挡、树木等，也会有更规范的防风设计，减少大风天气的坠物风险。

更有韧性的城市 未来的城市规划，会把防风防灾放在更重要的位置。城市布局会避开大风廊道，合理设计建筑高度和密度，避免狭管效应放大风力。

城市会建设更多的应急避难场所，完善防风应急体系。灾害来临时，能快速响应，有序疏散，保障市民安全。

同时，城市也会更智慧。遍布城市的传感器，实时监测各处的风速、风力；城市大脑统一调度，哪里出现险情，第一时间派人员处置。

16.3 风与未来城市

未来的城市，不仅要防风，更要学会利用风，让风为城市服务，让城市更舒适、更低碳。

通风廊道设计 现在很多城市都在规划建设通风廊道，也就是顺着主导风向，打通一条条从郊外到市区的绿色通道。廊道里以绿地、水面、低矮建筑为主，没有高楼阻挡，让郊外的凉风能顺利吹进市区，给城市降温，缓解热岛效应，也能吹散污染物，改善空气质量。

未来的城市规划，通风廊道会成为标配。城市不再是密不透风的水泥森林，而是会呼吸、能通风的宜居空间。

微风城市 除了大的通风廊道，城市的细节设计也会考虑风。比如街道的走向，尽量顺着夏季主导风向，让街道里有自然风；建筑布局错落有致，避免形成风死角；小区里的绿地、水体，也能引导空气流动。

通过精细化的城市设计，就算外面风不大，城市里也能有舒适的微风。夏天不用一直开空调，靠自然通风就能降温，既舒适又节能。这就是“微风城市”的理念。

建筑风能利用 未来的建筑，也能自己利用风能发电。比如高层建筑的顶部，安装小型的垂直轴风机；建筑的立面设计成能导风的形状，把风引导到风机位置；甚至建筑本身就是一个大的风力收集装置。

建筑自己发电自己用，既能减少电网供电压力，也能降低碳排放。虽然单栋建筑发电量不大，但千千万万栋建筑加起来，总量就很可观了。

16.4 更多可能性

风的利用，远不止发电。未来，风还会在更多领域发挥作用。

风帆航运回归 在碳中和的大背景下，航运业也在寻找减碳方案。风帆，这个古老的技术，正在以新的面貌回归。

现代的货船，可以加装辅助风帆，比如硬翼帆、旋转帆、风筝帆。有风的时候，靠风力推动船只前进，减少发动机的燃油消耗。虽然不能完全替代发动机，但能减少10%-30%的燃油消耗和碳排放，非常可观。

未来，越来越多的远洋货船会装上辅助风帆。古老的风能，将重新成为海洋航运的重要动力。

风能制氢 风电不稳定，直接并网有难度。但可以用风电来电解水，生产氢气。氢气可以储存、运输，用在工业、交通、发电等领域。这就是“绿氢”。

风能制氢，相当于把不稳定的风能，转化成稳定的氢能，实现了能量的存储和转移。在风电资源丰富但电网薄弱的地方，比如西北戈壁、远海，可以直接建风电制氢基地，生产氢气再输送出来。

未来，“风电+制氢”会成为风能利用的重要模式，也是氢能产业的重要基础。

风驱水循环 风是水循环的动力。未来，人类或许可以更主动地利用风，来调节水资源分布。比如在合适的地方，通过人工影响天气，引导气流，增加降水，缓解干旱地区的缺水问题。

虽然现在人工增雨还只是小范围的，但未来技术更成熟后，或许能在更大尺度上，利用风来调配水资源。

结语

风，是地球的呼吸，是天空的河流，是太阳送给地球的礼物。 它看不见，摸不着，却无处不在。它从远古吹来，塑造了大地的模样，滋养了万千生命，也推动了人类文明的前行。

它温柔的时候，是拂面的春风，是夏夜的凉风，带来舒适与生机；它狂暴的时候，是呼啸的台风，是漫天的沙尘，带来灾难与破坏。

人类认识风、利用风的历程，就是一部文明进步的历史。从借风航行，到风车提水，再到风力发电，人类对风能的利用越来越高效。从敬畏风神，到总结气象谚语，再到数值天气预报，人类对风的认识越来越深刻。 今天，面对气候变化的挑战，风又一次站在了时代的前沿。它是清洁能源的主力，是碳中和的希望，是人类可持续发展的重要依托。

未来，风还会一直吹下去。它会见证人类文明的继续前行，也会陪伴我们走向更清洁、更美好的未来。 读懂风，就是读懂我们脚下的这颗星球，就是读懂人与自然相处的智慧。

愿我们都能乘风而上，与风同行。