单选题
在地表的风向稍微不同于地表之上几千英尺高度的风向的原因是( )。
A
当地地形影响气压
B
地面有较强的地转偏向力
C
风和地面之间的磨擦作用
答案解析
正确答案:C
解析:
这道题考查的是大气运动中**摩擦力**对风向的影响。以下是详细解析:
### 核心原理分析
在自由大气中(即地表以上几千英尺的高度,通常指边界层以上),空气运动主要受两个力的平衡控制:
1. **水平气压梯度力**:驱动空气从高压流向低压。
2. **地转偏向力(科里奥利力)**:使运动物体在北半球向右偏转,南半球向左偏转。
当这两个力达到平衡时,风向与等压线平行,这种风称为**地转风**。
然而,在**地表附近**,情况发生了变化:
* **摩擦力的介入**:地面粗糙度(如山脉、建筑、植被等)会对流动的空气产生阻力,即摩擦力。
* **力的平衡改变**:摩擦力不仅减慢了风速,还破坏了气压梯度力和地转偏向力之间的平衡。由于风速降低,地转偏向力(与风速成正比)也随之减小。
* **风向偏转**:为了重新建立平衡,风向会向低压一侧偏转,不再与等压线平行,而是与等压线形成一定的夹角(通常指向低压中心)。这种现象被称为**摩擦层效应**。
### 选项逐一分析
* **A. 当地地形影响气压**
* 地形确实会影响局部气压分布(如山谷风、焚风等),但这并不是导致地表风向与高空风向存在系统性差异的主要物理机制。高空和地表风向差异的根本原因在于受力平衡的不同,而非气压本身的改变。
* **B. 地面有较强的地转偏向力**
* **错误**。地转偏向力的大小取决于纬度和风速,与是否靠近地面无关。事实上,由于地面摩擦导致风速减慢,地表的地转偏向力反而比高空更弱。
* **C. 风和地面之间的磨擦作用**
* **正确**。正如上述原理分析,摩擦力是导致近地面风速减小、风向偏离等压线(即不同于高空地转风方向)的直接原因。高空空气受摩擦力影响极小,因此风向更接近地转风方向;而地表空气受摩擦力影响大,风向会发生偏转。
### 结论
地表风向与高空风向不同的主要原因是**地面摩擦力**改变了力的平衡状态。
因此,正确答案是 **C**。
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