纬向风（Zonal Wind）

本文作者：天疆说
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定义

纬向风是沿纬线方向（东西向）吹拂的大气水平运动，是大气环流的重要组成部分。气象学中规定：吹向东方为西风（正），吹向西方为东风（负）。纬向风是平流层飞艇航迹规划和能源消耗估算的关键输入参数。

纬向风的形成主要由以下因素驱动：

地转平衡条件下：

fu = -\frac{1}{\rho}\frac{\partial p}{\partial y}

其中 $f = 2\Omega\sin\phi$ 为科氏参数。

季节	20 km	25 km	30 km
冬季	-20 m/s	-40 m/s	-60 m/s
春季	0 m/s	-10 m/s	-30 m/s
夏季	+20 m/s	+30 m/s	+50 m/s
秋季	0 m/s	+10 m/s	+20 m/s

注：负值为西风，正值为东风

逆风航行时推进功率：

P_{prop} = \frac{1}{2}\rho v_{rel}^3 C_D S

其中 $v_{rel}$ 为相对风速。

基于历史数据的统计特征模型：

\bar{u}(h, \phi, t) = u_0(h) + \sum_{i=1}^{N} A_i(h) \cos(\omega_i t + \phi_i)

现代风场预报使用：

Wallace J M, Hobbs P V. Atmospheric Science: An Introductory Survey[M]. Academic Press, 2023.
NOAA. US Standard Atmosphere 1976[M]. US Government Printing Office, 1976.