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古往今來,人們?nèi)绾闻c風“打交道”
來源:科普時報
作者:于 桐
發(fā)布時間:2025-03-25
瀏覽次數(shù):1142

1圖為雞型風向標(風信雞)。2圖為江西省瑞昌市洪下鄉(xiāng)蜈蚣山風電場。(作者供圖)


近日,北京、內(nèi)蒙古中部、華北北部和東部多地出現(xiàn)大風天氣。

風,仿若隱匿于世間的精靈,無形卻處處留痕。從古老的甲骨文字,到漢代精妙的氣象儀器,再到現(xiàn)代先進的風力發(fā)電設施,古往今來,人們始終以獨特的方式與風“打交道”,書寫著人與自然和諧共生的故事。

古法觀風:羽毛辨來風 烏首定風向

殷人刻甲骨以錄四方風名,周人以“伣”(qiàn)測風向,此乃華夏測風之始。殷商時期,先民在風竿系上鳥羽制成的“候風羽”,通過羽毛飄動方向判斷來風。

漢代,測風工具迎來了第一次革新——漢武帝建章宮頂?shù)你~鳳凰“下有轉(zhuǎn)樞,向風若翔”,其隨風轉(zhuǎn)動的特性比西方候風雞早千年問世。東漢張衡鑄“相風銅烏”,南北朝改良為輕便木烏,“遇風乃動,烏首所指即為風向”,這項發(fā)明被廣泛用于宮廷、車船與邊防。

到了唐代,李淳風在《乙巳占》中完成劃時代突破,將風向細分為24個方位,更以“動葉、鳴條、折枝、墜物”等自然現(xiàn)象為標準,創(chuàng)立“十級風力”體系。這較歐洲蒲福風級早1100余年,在世界測風史上前無古人。

宋元時期,沈括《夢溪筆談》中詳錄龍卷風“插天如羊角”的形態(tài)與災害,成為我國首份龍卷風科學報告;東南季風因助商船返航得名“舶趠(chuō)風”,體現(xiàn)古人對季風規(guī)律的掌握。明清西方氣象學傳入后,傳統(tǒng)智慧與近代科學結(jié)合,推動理論向“氣壓”“大氣環(huán)流”等現(xiàn)代概念轉(zhuǎn)變。

今朝馭風:風機鎖綠電 網(wǎng)格測風云

如今,人們與風的“交流”不只停留在觀測階段,更延伸至對其的“駕馭”。面對化石燃料導致的環(huán)境難題,風力發(fā)電成為減排溫室氣體、推動能源轉(zhuǎn)型的關鍵,是可持續(xù)發(fā)展的核心力量。

“風電場選址的核心門檻為年平均風速5米/秒、年等效滿發(fā)小時超2000小時?!敝袊鴼庀缶诛L能太陽能中心高級工程師賈蓓西強調(diào),開發(fā)風能需綜合考量盛行風穩(wěn)定性、電網(wǎng)接入條件等多重因素。風機葉輪的轉(zhuǎn)動暗藏精密法則:3米/秒啟動,12米/秒達額定功率,一旦風速超過25米/秒(10級風),保護系統(tǒng)立即觸發(fā)停機,設計風速通常不超過50米/秒,極端天氣易超過設備極限。

由此可見,大自然之不可抗力。但即便挑戰(zhàn)重重,人類“馭風繪綠景”的決心不改。為精準捕捉風能資源,我國氣象部門構(gòu)建起“空—天—地”一體化監(jiān)測網(wǎng)絡——1公里分辨率資源普查系統(tǒng)整合數(shù)據(jù)生成4套精細化數(shù)據(jù)集,風光資源預報體系覆蓋0小時至14天,為電網(wǎng)調(diào)度提供決策支撐。如今,古人的“占風旗”已變成實時數(shù)據(jù)流,蘇軾筆下的“舶趠風”也化作風機動力。

未來風劫:氣候促風頻 颶力破新高

隨著全球變暖加劇,風正變得更劇烈、頻繁。中國農(nóng)業(yè)大學副教授孔鋒指出,全球變暖通過溫度差異驅(qū)動、強對流激發(fā)、氣候系統(tǒng)擾動三大機制,增加大風頻率與強度。

首先,不同區(qū)域升溫速度不均,導致高低緯度間、海陸間溫差擴大,氣壓梯度增強,促使空氣流動加速。例如北極加速升溫使極地渦旋減弱,冷空氣頻繁南下,導致我國北方冬季大風頻發(fā);北方地表氣溫偏高,與南下的冷空氣形成更大溫差,進一步強化氣壓梯度與風力。

其次,大氣能量與水汽隨升溫增加,大氣不穩(wěn)定度提升,強對流活動更易觸發(fā)雷暴大風、颮(biāo)線等極端風事件。

再次,全球變暖干擾厄爾尼諾與拉尼娜等氣候現(xiàn)象,改變大氣環(huán)流格局。另外,北方植被退化降低地表摩擦力,北極海冰融化重塑環(huán)流模式,共同助推風勢增強。數(shù)據(jù)顯示,近地面平均風速雖呈下降趨勢,但極端大風事件明顯增多。

國家氣候中心研究員韓榮青認為,海洋變暖為超強臺風提供“能量庫”。熱帶氣旋依賴海溫與水汽蓄能,全球變暖使海表溫度升高,直接提升臺風強度上限,部分熱帶氣旋風速可在24小時內(nèi)暴增。研究表明,海溫每升1℃,臺風潛在強度增強約5%,未來極端臺風或更頻繁突破歷史極值。

從候風羽到風機矩陣,人類不斷探尋與風的相處之道。面對氣候變局引發(fā)的風暴,唯有共同擔起減碳責任、守護自然規(guī)律,才能在與風的互動中錨定希望。

(作者系中國氣象報社記者)


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