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探秘美奂绝伦的冬季自然奇观

2023-12-06浙江省预警信息发布中心

科学24小时 2023年12期
关键词:冰瀑赛里木湖雾凇

文/方 楠(浙江省预警信息发布中心)

华夏神州,气象万千,四季景致,蔚为大观。冬天虽然没有春日的盎然、夏日的灿烂、秋日的丰硕,但是大自然却赋予它诸多独特的景观,为看似萧索的冬季增添了几分缥缈、清冽之美。那么,这些奇妙的冬季景观都是怎样形成的?又有哪些科学奥秘蕴藏在其中?接下来,让我们一一揭晓。

有关雾凇的“冷知识”

雾凇,俗称“树挂”,也被称作“傲霜花”或“琼花”。在人们的印象中,雾凇是东北地区特有的美景,其实,冬季我国北方和南方的高山地区都可能出现雾凇。吉林省吉林市的雾凇岛最为著名,有人将吉林雾凇与桂林山水、云南石林和长江三峡并称为“中国四大自然奇观”。

雾凇是在低温时,空气中的水汽直接凝华,或过冷雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物。雾凇形成的气象条件十分严苛,需要气温、水汽、辐射降温和风速相互之间的“完美配合”。首先,既要气温低,还要空气中有充足的水汽。当温度低、空气中水汽充足时,遇到降温,空气中的饱和水汽才能凝华成冰。其次,要具备晴空少云的气象条件。夜间有云时,地面向外的长波辐射减弱,地面降温较慢,昼夜温差相对较小,近地面空气中的水汽就不会凝结。晴空少云的气象条件有利于辐射降温,为水汽凝结提供了必要条件。最后,还需要静风或微风条件。大风是雾凇形成的“天敌”,雾凇形成过程中若遇大风,刚刚形成的雾凇会被吹散,所以静风或微风条件为形成雾凇提供了保障。

那么,雾凇和霜或雪是一回事吗?霜和雾凇形状相似,但形成过程有别。霜主要形成于晴朗微风的夜晚,水汽遇冷凝附于地面或物体上,凝结为固态,形成了霜。而雾凇的形成有着更为复杂的物理现象,需要同时满足低温和充足的水汽这两个苛刻且彼此矛盾的条件。此外,雾凇也不是雪,雪只能覆盖在草木上方,而雾凇则可以缠绕在草木上。当然,雾凇更不是冰凌,冰凌又被称作“雨凇”,是冻雨的产物。一旦出现冰凌必须及时处理,以免高空坠落伤人。

如果按低温和湿润这两个条件放眼全国,那么就不难理解为何美丽的雾凇最青睐东北地区了。首先,占据我国最高纬度的东北地区够冷,满足水汽成冰的条件;其次,气温低导致蒸发量小,且东北地区位于季风区,是湿润之地。我国最著名的雾凇观赏胜地——吉林市雾凇岛,四面被松花江水环抱,虽然冬季气温低于-20℃,但江水并不会完全冻结。松花江上游的水电站将河流摩擦升温,松花江吉林段常年江水滔滔,源源不断地向空气中蒸发,使得吉林低空水汽丰富。

潮湿而寒冷,这只是雾凇形成的第一个条件。如前文所述,风和云对雾凇的形成也同样重要。对娇弱的晶状雾凇来说,大风是其形成过程中的天敌,它能把尚未成形、结构松散的冰晶吹散,即使簇拥在一起的雾凇也会被吹得无影无踪。因此,静风或微风条件是最好的。云是夜晚水汽凝结的阻碍。如果夜间有云,大气逆辐射增强,使得地面降温较慢,那么近地面空气中的水汽就不会凝结,也就不会形成雾凇。巧的是,位于我国东部季风区的东北大部分地区雨热同期,冬季寒冷漫长,晴天居多,夜间少云利于降温,这些都为东北地区形成壮观的雾凇景观创造了得天独厚的条件。

那么,华东地区能形成雾凇奇观吗?答案是肯定的。前文提到形成雾凇的两个苛刻条件是低温和充足的水汽。华东地区地处东亚季风区,水汽充沛自不必说,一些山区丘陵地带海拔较高处也具备低温的条件。冬季,每遇晴朗少云无风的日子也能一睹雾凇的美轮美奂。且这里的雾凇多形成于崇山峻岭之间,如云阶月地之境,景致亦与东北雾凇有所不同。华东地区观赏雾凇首推黄山。冬季是黄山雪凇、雨凇和雾凇最高发的季节,积雪天数可达60 多天,出现雨凇和雾凇的日子也有三四十天。另外,位于浙皖交界、浙江省境内的龙王山是长三角地区第一高峰,来自北方的寒流在这里被阻挡,龙王山得以成为浙北地区为数不多可以观赏雾凇的地方。

龙王山雾凇雪景

雾凇虽美,但也不能忽视其存在的隐患。雾凇结构紧密,密度大,对树木、电线及某些附着物具有一定的破坏力。因此,在欣赏美景的同时,我们也要注意防范可能存在的危害。

“冰封”在湖中的气泡

遥远的落基山脉中有一座特殊的湖——加拿大的亚伯拉罕湖。当严冬降临时,这里便有亿万冰泡出现在冰封的湖面,如梦似幻。那么,是谁描绘了湖泊的神奇“冻妆”?在我国的大地上,是不是也隐藏着鲜为人知的“高颜值”冰泡湖呢?

新疆赛里木湖冰泡湖景观

冰泡湖是一个形象的说法,并不是所有结冰的湖面都能出现冰泡景观。形成冰泡湖需要满足两个基本条件:一是有在水中释放气体的源头。这是由冰泡湖特殊的构造造就的——湖底存在许许多多的水草,这些水草枯萎衰败之后会在水中发酵,释放出甲烷等气体,于是一个个气泡就向水面升腾。这也是冰泡形成的根本原因。二是湖水的降温速度非常快,可以瞬间让整个湖面冻结。湖水中的气泡冲向水面的速度不足以快过冰封的速度,于是就被封印在冰面之下了。

当然,要想成为壮美的景观,还需要三个附加条件。一是天气晴好,充足的光线才能折射出冰封在湖内的气泡;二是湖水要清澈,湖水的透光率会直接影响到冰泡的观赏体验;三是要有大风“清理”和“打磨”冰面,这样一个个冰泡才能被呈现。

位于新疆天山山脉西部的赛里木湖是我国著名的冰泡观赏点。作为封闭性的高山湖泊,赛里木湖的水色湛蓝清澈,透明度达10 米以上。冬季寒风中的赛里木湖,有着奇妙美幻的冰泡景观。

冰泡湖

结冰的瀑布

冰瀑是因天气寒冷,水流到低于0℃的地表后与岩石冻结而形成的一种自然景观。气温骤降,原本的潺潺流水,凝结成洁白的“玉带”,宽阔的巨型冰瀑高挂崖壁,让人们不禁感叹大自然的鬼斧神工。

在我国,排在首位的一定是壶口冰瀑。每年最寒冷的一至三月陕西省宜川县都会上演这样的奇观。这时的黄河水不再奔放豪迈,而是搭起了壮丽的“冰桥”。机缘巧合之时,在熠熠生辉的阳光下还有可能遇见美丽的彩虹。

很多人会将冰瀑误解为瀑布完全冻结成冰,这并不准确。一般来说,水结冰需要具备两个条件:一是低温;二是凝结核。但如果水流动起来,那么造成的扰动就会对凝结核所起的“聚集”作用造成一定的破坏,从而使冰冻过程变得困难。

一般而言,只有在瀑布的水源被完全冻住的时候,整条瀑布才可能是完全冻结的。但这种情况只可能发生在一些水流缓慢的、极小型的瀑布中。我们所熟知的壶口冰瀑,由于水流太大,顶多只会表面结冰,其主体还是在持续奔涌的。

壶口冰瀑景观

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