近期，北京和我國東部地區的大風天氣引起全國人民的高度關注。根據北京市氣象臺4月10日上午10:30發布的預報，全市平均風可達6級，平原地區陣風9~11級，部分地區陣風11~13級，山區的局部陣風可達13級以上，并伴有沙塵和強降溫天氣。

許多人可能會認為大風一旦刮起來就會持續整整一天，但實際上如果你仔細觀察外面的樹葉或者旗子，就會發現風力并非持續不變，而是呈現出紊亂的特征。這種現象在物理學上被稱作為湍流。即風力強弱和方向不斷變化，時而強勁，時而微弱，時而向一個方向擺動，時而又向另一個方向擺動。湍流問題在科學領域內幾乎是最難解決的問題之一。

Part.1

平均風和陣風，是怎么算出來的？

天氣預報的任務就是在這種復雜的湍流中提取出基本特征，這里有兩個關鍵的概念——平均風和陣風。

先說平均風，以24小時預報為例，如何判斷風速是否超過7級，或平均風速是不是達到6級？很多人會覺得大風六七級一直刮24個小時，從凌晨刮到半夜。但氣象業務并不是這么認定的。目前，所有的觀測站都采用的是自動觀測系統。自動觀測站的風速測量儀大概每秒采4個數值，即0.25秒就能采集1個風速數據，每分鐘可以采集240個數據，系統會將每10分鐘的數據進行平均處理。

如果平均風速達到6級，6級的風速是10.8~13.8米每秒之間，那就認定是6級風。因此在天氣預報中只要一場大風過境中，其中有一個10分鐘的平均風速達到6級，就可以發布6級風的預報，而不是像很多人想象的那樣，需要從早上0點一直持續到晚上24點都保持6級風。

另一個概念是陣風，大家可能注意到中央氣象臺發布的極大風速圖，這種風速的計算方法是：只要在三秒內的風速達到某一個級別，就算作陣風達到了該級別。也就是說我們數1、2、3的三秒鐘內，自動觀測站會記錄下12個風速數據，然后對這些數據進行平均。如果一個大風過程中有三秒的風速達到13級，就認為本次大風的過程中有陣風超過了13級。并不是一天24小時都持續刮著13級的大風。

Part.2

北京14級陣風，是如何測出來的？

我們如果用規范標準來考察北京和全國近幾天的大風活動，你就會發現完全符合預報的情況：

根據北京的氣象觀測數據，門頭溝的高山玫瑰園進入到的最大風速是45.8米每秒，相當于14級風。按照陣風的定義，只要這樣的風速持續三秒鐘，那就可以認定為14級陣風。北京海淀區昨天下午1:55進入到的最大風速是36.7米每秒，這屬于12級風，也就是說在1:55，其中有三秒的風速達到了36.7米每秒。按照這個速度來算的話，完全符合預報的陣風11~13級，山區局地陣風可達13級以上的預報。

來源：氣象北京

從全國的范圍來看，河南省林州市馬安腦觀測站記錄到的最大風速達到了46.8米每秒，已經達到了15級風的標準。另外焦作市的最大風速達到了40.8米每秒，焦作的修武縣達到了40.3米每秒，均屬于13級以上的大風。

來源：河南氣象

Part.3

為什么你感覺風沒預報的那么大？

之所以你感覺風力沒有預報的那么大，是因為最大陣風可能并不在你所在的區域。我們還要考慮地形效應，本次大風過程整體風力都比較大，但最大風速通常出現在特殊地形的區域，例如了兩山之間的夾縫地區，山頂高海拔的地區，或者山脈的迎風突出的高地，這些地方的風力尤為強勁。

來源：google earth

但是這場大風對我們的生產生活還是造成了影響。過去幾天北京近千棵樹被刮倒，強風天氣也許多航班被迫取消。不光北京，全國多個地區都出現了飛機降落時刻劇烈顛簸的現象，這充分說明了這次風力的強勁程度，以及對全國范圍的影響。

有人還是堅持說沒出現大風，氣象部門的預報不準，這其實可以參照其他變化，比如大風帶來強烈的沙塵活動，我們國家從南到北，從中原地區到南方城市，像長沙、武漢、南昌、杭州、福州、廣州、深圳，甚至海口和臺北都出現了嚴重的沙塵天氣，此外大風還帶來了明顯的降溫。

在大風之前的幾天，北方大多數城市，最高氣溫都到了二十七八度，有些城市甚至超過30攝氏度，然而這幾天氣溫驟降，最高氣溫一下子降到20攝氏度以下，這些都是這場大風帶來的效應。

總的來說這場大風確實來勢洶洶，但隨著基礎設施的不斷完善和提高，相關部門的提前的部署，加上全社會的積極應對，這次大風造成的損失已經小了很多。這一切都充分體現出了氣象預報和預警的巨大價值。

作者：魏科

作者單位：中國科學院大氣物理研究所

本文僅代表作者觀點，不代表中國科普博覽立場

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