研究推翻了关于赤道无风带的旧理论，高中地理一直讲错了？
赤道无风带，是我们在高中地理课上常常提到的一个概念。最近，《地球物理研究快报》的一篇文章，提出了关于赤道无风带形成的新观点。在航海时代，航行在赤道附近的水手们最怕的就是被困在“赤道无风带”，那里是一片位于热带深处的气象学上独特的区域。至少一个世纪以来，科学家们一直认为，赤道无风带缺乏风是由于气团汇聚并上升造成的。然而，上月发表于《地球物理研究快报》的一项研究表明，情况可能恰恰相反。
“关于赤道无风带成因的想法源自于一个时期，那时我们对热带区域空气实际流动的情况还不是很了解，”该研究作者、德国马克斯-普朗克气象研究所大气科学家Julia Windmiller认为。“我们已经忘记了赤道无风带的这种程度，以至于没有人再费心思考一下这个最初的论点。”
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根据再分析数据和浮标数据计算得出的（左）38°W和（右）23°W附近低风速事件频率的季节周期。（J. M. Windmiller《地球物理研究快报》2024）
取而代之的，Windmiller提出，整个赤道无风带的低风速是由大面积的沉降空气造成的，这些空气在地表发散，形成了晴朗无风的日子。她的解释挑战了对这一热带海洋现象的传统解释，该现象曾让水手们陷入困境，激发过诗人的灵感，也曾在很大程度上从科学文献中消失。
传统上，赤道附近的低风或无风区域被解释为汇聚和上升的气团。虽然这些气团确实在地表产生了低压、低风区域，但这一理论只能解释当许多辐合区域在数天或数周内平均在一起时，赤道无风带的延伸区域。在短期内，这些汇聚的气团覆盖的面积不足以形成持续数天的无风区域。
这句话比较拗口，乔老师解读为，用原有的理论只能解释大区域、长时间尺度的平均情况，但是具体到小的区域，短时间尺度内，却不适用。
赤道无风带是赤道附近信风和上升气团汇聚的区域。受赤道热量加热的气团像气球一样向上漂浮，形成云，在赤道上空掀起风暴。之后它们在赤道南北纬约30度左右沉降，形成所谓的哈德利环流。这种赤道附近汇聚和上升的空气模式历来被认为是造成赤道无风带的原因，因为在上升的气团下通常会产生低至无风的区域。不过，聚焦于证明赤道无风带根本成因的现代研究很少。Windmiller表示，除非上升空气的区域随时间是平均的，否则对赤道无风带的公认解释不可能是完全正确的。
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赤道无风带：传统解释。（AGU）
Windmiller分析了2001年至2021年大西洋赤道无风带气象数据以及1998年至2018年的浮标数据，以确定赤道无风带的边缘，并调查该区域的低风速事件。低风速事件的特点是风速小于每秒三米，或五节（航行所需的最低风速），持续至少六小时。Windmiller研究了多日、每小时和每分钟的时间尺度数据，并考虑了低风速事件是如何随时间演化的。
她发现，低风速事件与晴朗的天气条件、较低的气温和缺乏降水同时发生：这些条件表明沉降气团在地表发散，而非上升的气团。Windmiller还发现，低风速事件主要发生在赤道无风带的内部区域，在任何给定的时间内，平均只有约5%的区域会发生低风速事件(但在北半球夏季，东大西洋低风速事件发生的频率可高达21%)。低风速的位置也因季节和大西洋的区域而异。
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赤道无风带：Julia Windmiller的解释。（AGU）
仍旧存在一些问题。Windmiller不确定是什么导致了赤道无风带的大面积沉降空气。虽然热带地区的大部分空气正在缓慢沉降，但仅凭这种影响可能不足以引起赤道无风带。她说，其他可能的原因包括大型对流系统在尾迹中留下下沉气流，或者湿度梯度导致局地空气降温和沉降。
虽然现代水手们不太可能被困在赤道无风带了，但了解其真正的成因或许对于当今具有意义。新的高分辨率气候模型难以模拟低风速区域，因此了解赤道无风带可能会改变模型对降水和风型的预测。“我们不能再用以前的方法来解释这些低风速事件了，”Windmiller说。“我希望这是人们看到和读到的东西，并且意识到这种解释与我们所拥有的完全不同。”
（文/牛静美）
【参考来源】
J.M. Windmiller《大西洋热带辐合带平静而多变的内部生命：赤道无风带与地表辐合之间的关系》《地球物理研究快报》2024（开放获取）
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