单选题
27.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动力学中**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(即地表以上约 1000-1500 米以上的区域),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)**:使风向发生偏转。
当这两个力达到平衡时,形成**地转风**,其风向与等压线平行。
然而,在**近地面层**(地表至几千英尺高度以下),情况发生了变化:
* **摩擦力的引入**: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与地转偏向力的平衡。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,穿过等压线指向低压区。因此,地表风向与高空风向(接近地转风方向)存在夹角,通常地表风向会比高空风向更偏向低压中心。
### 选项逐一分析
* **A. 当地地形影响气压**
* **错误**。地形确实可能通过热力或动力作用局部影响气压分布,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。即使在地形平坦的地区,地表和高空的风向依然不同。
* **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($F = 2mv\omega \sin\phi$)。在地表,由于摩擦作用导致风速减小,地转偏向力实际上比同气压梯度下的高空要**弱**,而不是更强。此外,地转偏向力本身随纬度变化,不随高度显著变化(除非风速变化)。
* **C. 风和地面之间的磨擦作用**
* **正确**。这是造成地表风向偏离高空风向(地转风方向)的根本原因。摩擦力使风速减小,进而减小地转偏向力,导致风向向低压侧偏转,从而使得地表风向与高空风向不一致。
### 结论
地表风向与高空风向不同的主要原因是**摩擦力**的存在。
因此,正确答案是 **C**。
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