搞懂長江氣象 你也可以借東風

搞懂長江氣象 你也可以借東風

三國時期大小戰役不勝枚舉,各國霸主旗下英雄豪傑人才輩出。每場戰役中的鬥智、鬥勇堪稱一絕。 小說中虛虛實實,除了以文學價值判斷,若能以科學探究精神切入文學,亦能有意想不到的收穫與體會。


【文╱邱上容、盧素靖暨跨域團隊(嘉義市大業國中)】

●已知暖空氣接近 推算三日起大霧

三國演義故事情節寫到:

肅曰:「先生真神人也!何以知今日如此大霧?」孔明曰:「為將而不通天文,不識地理,不知奇門,不曉陰陽,不看陣圖,不明兵勢,是庸才也。亮於三日前已算定今日有大霧,因此敢任三日之限」。

孔明透過觀察赤壁附近陸上天氣由乾燥轉成微風潮濕,推算出南方一定有大量暖濕空氣慢慢接近赤壁,當暖濕空氣接近到冷的江面必會起大霧。孔明再依暖濕空氣移動的速度推算,即可算出三日內長江必起大霧。

以「氣象學」的觀點看「長江起大霧」事件,濃霧形成的條件是有充足的水氣、低溫的陸面或水面,以及微風。推論如圖一所示,赤壁的東南方有暖氣團緩慢靠近,提供足夠的水氣量,恰逢冬季長江江面呈低溫狀態,外加有偏北的微風(3-5m/s),皆有助於濃霧的形成,此種霧在氣象學稱為平流輻射霧。

●孔明借對東風 一把火擊潰曹軍

根據《三國志》記載,曹軍以80萬大軍在赤壁與孫劉聯軍對壘,雖然後人考證曹軍實際數量約17、18萬,不過相對於孫劉聯軍的5萬人,兩方軍力差距仍大大降低孫劉聯軍的勝算。生長於北方的曹軍接連發生水土不服、染疫、暈船等事件,曹操將軍隊部署在長江北岸的烏林,為避免船艦的搖晃讓士兵身體不適,船艦之間還以鐵鍊相連,孫劉聯軍則位於長江南岸的赤壁與曹軍形成雙方對峙的陣仗。

赤壁之戰的那一把火,徹底擊垮曹操一統中國的雄心。那一把火之所以能讓曹軍船艦毀於一旦,歸功於那一陣風,風向不對則火攻無效。所謂的東風是指來自東方的風。赤壁(圖一的紅點)位於烏林(圖一的綠點)的東南方,所以「孔明借東風」裡的「東風」正確說法應該是「東南風」。

三國是影劇、電玩愛用的題材,圖為吳宇森執導的《赤壁》。圖/福斯提供

●知識BOX

平流輻射霧

兼備平流霧與輻射霧性質的霧。平流輻射霧的形成過程中,一開始主要由暖濕空氣平流作用供應充足水氣,入夜後,因輻射冷卻在深夜時氣溫會達到最低,使得空氣中水氣飽和,凝結成小水滴量亦達最大,此時微風吹拂江面容易生成濃霧。平流輻射霧是濃霧的常見主因,多產於江面上或沿海陸地。

氣團

當龐大空氣團停留在一、兩千公里以上廣大地區一段時間後,會形成溫度、濕度與密度等性質相似且均勻的空氣。一般而言,氣團都是高壓系統,所以大陸冷氣團是冷高壓,海洋暖氣團是暖高壓。

比熱

使1公克物質上升或下降1℃所吸收或放出的熱量。因物質的組成成分不同,物質的比熱也不同,砂的比熱值0.19卡╱公克.℃明顯小於水的比熱值1.0卡╱公克.℃。比熱小的物質具有「易冷易熱」的特性。

●空氣 從高壓往低壓 風向 恰好是東南方

如圖二所示,烏林附近曾有中國歷史上最大的淡水湖「雲夢澤」,它最大時水域面積有四萬平方公里,含水量很多。赤壁附近有座幕阜山海拔約1600公尺,占地6500公頃,呈東北西南走向。夜晚,幕阜山(主要成分:砂)因比熱小降溫速度較快,冷空氣因密度大而下沉,於是在幕阜山形成高壓區。相對的,雲夢澤(主要成分:水)形成低壓區,空氣很自然的由高壓區往低壓區流動,風向恰好是東南方,如圖二的白色箭頭。

●大陸冷氣團 如果減弱 海洋暖氣團 移向赤壁

一般而言,冬季中國大陸主要受到蒙古大陸冷氣團(冷高壓)的影響,盛行偏北季風,天氣寒冷乾燥。夏季主要受到海洋暖氣團(暖高壓)的影響,盛行東南季風,天氣溫暖潮濕。

孔明借東南風的季節是農曆11月,時序入冬,曹營烏林一帶吹偏北風又屬寒冷乾燥的天氣。假設北方的大陸冷氣團勢力減弱或東移,這樣會導致赤壁東南方的暖氣團有機會緩慢靠近赤壁(如圖三所示),風向則由原本的偏北風轉成東南風,天氣型態由冷乾轉成暖濕。

●反間計先殺蔡瑁張允 讓曹營無人洞悉天機

三國時期「草船借箭」和「孔明借東風」兩個事件,同時都能以「氣團」來解釋,其實氣團的移動是有跡可循的自然現象。例如:草船借箭時,長江深夜起大霧,「起大霧」在氣象學上所代表的意義是天氣型態即將有所改變,進而可能引起風向的改變。孔明知道、周瑜知道,曹營水軍中的蔡瑁、張允兩位將軍也知道。故周瑜先用反間計,殺了兩位將軍,讓曹營中無人知道長江起大霧後,風向可能即將改變轉吹東南風,不利駐守長江北岸曹操水軍的攻防。而後,東南風一起,周瑜利用風勢火燒曹營連環船,曹軍被打得落荒而逃,造就大家耳熟能詳的赤壁之戰,以及隨後的三分天下。

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