我们所生存的大气层

存在着各种各样的波动

这些波动像一个个身材不一、身形可任意变化的“透明人”

现在，我们一起来看看大气中最主要的四种神秘波动。

1重力波：特殊云画的“幕后推手”

“重力波”其实是地球利用重力对失衡大气的一种自我修复。就像往一潭死水里丢一粒石子会激起一圈圈的涟漪一样，平静的大气如果被扰动也会激起一圈圈的涟漪。这两者的原理是相似的。

从大气动力学角度来看，重力波是大气中的基本波动之一，可能引发很多其他中尺度天气系统，触发对流性风暴，特别是那些振幅大的重力波会对局地天气产生很大影响。

此外，梅雨锋上往往有许多传播性的中尺度雨带，这些雨带和重力波也有联系；在锋面气旋、登陆台风以及低空急流等许多系统中，经常有中尺度重力波活动，它们与暴雨联系密切。

当然，大气并非重力波存在的唯一介质。它还存在于海洋中，波浪能就是存在于海洋表面的重力波。相较于大气，以水波向周围扩散、海洋上的波浪起起伏伏等形式出现的重力波，更容易让人们看到它的样子。

2声波：物理学中的交响乐

物体（声源、发声体）产生的振动使附近的空气粒子产生同样的振动，这些粒子把振动又传递到其他粒子，这样连续传递直到最初的能量渐渐耗尽。压力向邻近空气传播的过程产生我们所说的声波。

首先，声波是一种波动，声源发出声音后要经过一定的介质才能向外传播，一切固体、液体、气体都可以作为介质。

一般情况下，声音在固体中传得最快，气体中最慢（软木除外）。声波在真空中无法传播，这是因为真空中缺乏产生传播振动的物质。比如月球表面是没有空气存在的，即使两位宇航员就处于正对面，他们也无法听到对方的声音。

“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。” 古刹的钟声为何能从遥远的山上传到客船上呢？这是因为声波在空气中传播时很容易受到风和温度的影响。

在1个标准大气压下，气温为15℃时，声波的速度（声速）约为340米/秒。顺风时声波速度更快，传播距离也更远，逆风时则相反。此外，声音在高温空气中传播得更快，温度每上升/下降5℃，声音速度也将提高/降低3米/秒。

由于寺内温度较高，江面气温较低，且当天夜里可能是顺风，所以钟声能传到船上。

3开尔文波：厄尔尼诺发生的前兆？

在旋转球上的流体（如大气和海洋），存在一类沿着地形边界传播或者沿赤道传播的大尺度重力波动，称为开尔文波，它受科氏力影响。

大气及大洋的赤道开尔文波均会将西边界中的扰动传至东太平洋，这种作用在厄尔尼诺-南方涛动的动力条件中扮演重要角色。

一般来说，西边界暖水异常及开尔文波被视作厄尔尼诺发生的前兆。

正常条件下，赤道太平洋的东风会令海水在赤道西太平洋堆积，但西风爆发会减弱这一向西的输送，将暖水推向太平洋中部或者东部，促使当地的海水温度上升。而且，信风减弱会使得赤道西太平洋堆积的海水向东倾斜，迫使东西太平洋的斜温层（海水温度有明显差别的层面）变平。于是，这种过程会使整个降水区域向东移。

降水区的移动，导致原本拥有丰富降水的澳洲北部及印尼一带发生干旱，另一方面却又会为原本比较干旱的南美洲西部带来大量雨水，导致秘鲁及厄瓜多尔一带出现水灾，山洪暴发，即发生厄尔尼诺现象。

影响厄尔尼诺的原因错综复杂，单凭开尔文波似乎无法对厄尔尼诺进行准确预测。但可以肯定的是，深入研究开尔文波对厄尔尼诺的激发与影响机理，有助于提高厄尔尼诺定量和概率预报准确率。

4罗斯贝波：大气中那根执拗的“弹簧”

   罗斯贝波是大气中一种非常缓慢的、大尺度的波动。它是由于地球自转时在不同纬度和高度上的角速度不同所引起的，同时地转偏向力会随纬度变化——纬度越高，物体所受的影响就越大。从对流层的中下层到平流层低层，都可以“见到”罗斯贝波。

罗斯贝波由气象学史上的传奇人物、瑞典裔美国气象学家卡尔·古斯塔夫·罗斯贝提出。

当北半球的空气被山脉阻挡，推向南方时，它受到地转偏向力的影响与该纬度上的地转偏向力影响不符——它们太快了。这种影响的不匹配将空气重新推向北方，朝着与地转偏向力影响相匹配的位置移动。这就是那股恢复力量。

现在，让我们来想象一个弹簧。现在，用力按这个弹簧，当松开手，弹簧的弹性将使其最终恢复原状，但在那之前，弹性会先将弹簧拉得更长，越过原先的稳定状态。

就像弹簧一样，这股恢复力会过度校正空气的位置，将其推向原始纬度以北。现在，它相对于所处纬度的影响又太慢了，这又迫使空气向南移动。结果，空气在继续整体向东运动时会上下反弹，形成波浪的形状。而气流走过的这条蜿蜒曲折的波浪状道路正是罗斯贝波理论的精髓。

有气象学家认为，缓慢蜿蜒的罗斯贝波会导致极端天气现象更加普遍。这是因为当气流总是停滞时，天气现象持续时间也会加长，例如数周、数月的干旱，以及足以形成大洪水的持续降雨。

当然，这究竟是罗斯贝波的影响，还是全球变暖本身带来的后果，仍然还在争论之中。