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天寒地冻

2022-01-20赵天

奥秘(创新大赛) 2021年12期
关键词:最低气温寒潮冷空气

●赵天 编

记得小安初次和大家见面就在冬天,转眼一年又快过去了,真可谓“惊风飘白日,光景驰西流”!大家都知道,在全球变暖的影响下,2021年的气候和以往有很大不同,极端天气频现,所以为了大家能安心度过即将到来的寒冬,“知己知彼”才不至于担惊受怕,小伙伴们务必要跟随小安认真了解一下极寒天气的形成原因哦!

“拉尼娜”极寒

2004年,曾上映了一部名为《后天》的美国科幻灾难电影,该片大胆设想了“温室效应造成地球气候异变,全球即将陷入第二次冰河纪”的末世景象。北半球因温室效应引起冰山融化,龙卷风、海啸、地震在全球肆虐,整个纽约陷入冰河的包围中。相信看过该片的朋友,一定会被那一座座埋没在百米厚雪堆中、如冰雕般的摩天大厦所震撼!

如今,全球气候变暖所引发的温室效应,也确确实实对当下的现实世界产生了影响,今年夏秋季,国内外多地经历了几十年乃至几百年一遇的特大暴雨。今年冬天会不会遭遇罕见的极寒气候呢?无论是否有这种可能性,未雨绸缪都不失为上上策!

针对北半球出现极寒天气的现象,专家表示,主要是全球变暖造成的。全球变暖大趋势下,太平洋的海水在夏季吸收了很多热量,使得冬季时北极的海冰变化,海水在冬季时很难冻冰,继而影响了北极地区的气压和环流变化,也就是术语说的“北极涛动”。

为什么“北极涛动”会导致极寒天气呢?中国天气网首席气象专家李小泉解释称:“北极涛动指的是北极地区的气压变动情况,通常北极地区为高空强低压控制,相应的冷空气会收缩在北极附近地区,而中纬度相应的气温偏高;反过来,当北极地区高空为高压控制时,极地地区的冷空气就会受挤压向南爆发,在冷气团经过的地区,就会出现强烈的降温和寒潮天气。”

极寒天气的出现,与“拉尼娜现象”有密不可分的关系。

“拉尼娜现象”是厄尔尼诺现象的反相,也称为“反厄尔尼诺”或“冷事件”,它是指赤道附近东太平洋水温反常下降的一种现象,表现为东太平洋明显变冷,同时也伴随着全球性气候混乱,总是出现在厄尔尼诺现象之后。

拉尼娜现象常与厄尔尼诺现象交替出现,但发生频率要比厄尔尼诺现象低。拉尼娜现象出现时,我国易出现冷冬热夏,登陆我国的热带气旋个数比常年多,出现“南旱北涝”现象。2021年,我们见证了无数极端天气,7月郑州的一场暴雨至今记忆犹新。据国家气候中心官方消息:2021年7月以来,赤道、中东、太平洋海温持续下降,今冬拉尼娜发生成定局。

除了“拉尼娜现象”引发的极寒天气,气温骤降的另一个重要原因,就是传说中的——寒潮。

寒冷程度等级表

寒潮

寒潮,是一种自然天气现象。指来自高纬度地区的寒冷空气,在特定的天气形势下迅速加强并向中低纬度地区侵入,造成沿途地区大范围剧烈降温、大风和雨雪的天气。这种冷空气南侵达到一定标准的就称为寒潮。

寒潮袭击时会造成气温急剧下降,并伴有大风和雨雪天气。对工农业生产、群众生活和人体健康等都有较为严重的影响。

侵入我国的寒潮,主要是在北极地带、俄罗斯的西伯利亚以及蒙古国等地暴发南下的冷高压。这些地区,大多是分布在北极地带,冬季长期见不到阳光,到处被冰雪覆盖着,停留在那些地区的空气团越来越冷、越来越干,当这股冷气团积累到一定的程度,气压增大到远远较南方高时,就像贮存在高山上的洪水,一有机会,就向气压较低的南方泛滥、倾泻,这就形成了寒潮。

寒潮标准

由中央气象台2006年制定的我国冷空气等级,寒潮的标准是:某一地区冷空气过境后,气温24小时内下降8℃以上,且最低气温下降到4℃以下;或48小时内气温下降10℃以上,且最低气温下降到4℃以下;或72小时内气温连续下降12℃以上,并且最低气温在4℃以下。若冷空气达不到这个标准,根据降温幅度的大小,又可划分为强冷空气、较强冷空气、中等强度冷空气和弱冷空气活动过程。

由于我国幅员辽阔,南方和北方气候差异很大。一般而言,北方采用的寒潮标准是:24小时降温10℃以上,或48小时降温12℃以上,同时最低气温低于4℃。南方采用的寒潮标准是:24小时降温8℃以上,或48小时降温10℃以上,同时最低温度低于5℃。

长江中下游及其以北地区,在48小时内降温10℃以上,长江中下游最低气温在4℃以下(春季则改为江淮地区最低气温在4℃以下),陆上三大行政区出现5级以上大风,渤海、黄海、东海先后有7级以上大风,作为寒潮警报标准。如果以上地区48小时内降温达14℃以上,陆地上有3-4个大行政区有5-7级大风,沿海所有海区出现7级以上大风,则为强寒潮标准。

寒潮来源地区

(1)新地岛以西洋面上

冷空气经巴伦支海、俄罗斯、欧洲进入我国。这股冷空气出现次数最多,达到寒潮强度的也最多。

(2)新地岛以东洋面上

冷空气大多数经喀拉海、太梅尔半岛、俄罗斯进入我国。其出现次数虽少,但气温低,可达寒潮强度。

(3)冰岛以南洋面上

冷空气经俄罗斯、欧洲南部或地中海、黑海、里海进入我国。其出现次数较多,但温度不是很低,一般达不到寒潮强度,但如果与其它源地的冷空气汇合后也可达到寒潮强度。

寒潮关键区:据中央气象台统计资料,95%的冷空气都要经过西伯利亚中部地区并在那里积累加强,这个地区就称为寒潮关键区。

寒潮主要特点

寒潮的爆发在不同的地域环境下具有不同的特点——在西北沙漠和黄土高原,表现为大风少雪,极易引发沙尘暴天气;在内蒙古草原则为大风、吹雪和低温天气;在华北、黄淮地区,寒潮袭来时常常风雪交加;在东北表现为更猛烈的大风、大雪,降雪量为全国之冠;在江南常伴随着寒风苦雨。

寒潮主要危害

寒潮是一种大型天气过程,会造成沿途大范围的剧烈降温、大风和风雪天气。由寒潮引发的大风、霜冻、雪灾、雨凇等灾害对农业、交通、电力、航海,以及人们健康都有很大的影响。

(1)寒潮大风:寒潮大风是由寒潮天气引起的大风天气。寒潮大风造成的灾害主要取决于风力和大风持续的时间。就全国来看,瞬时出现的最大风速,除了高山和有力的地形外,只有内蒙古北部出现过40m/s以上的寒潮大风。据多年大风过程统计,中国沿海较内陆大风时间长,北方较南方大风时间长,偏北大风比偏南大风持续时间长。寒潮大风对农业生产、渔业生产、航运和军事活动等会造成很大影响,严重的可酿成灾害,给国民经济带来巨大的损失。

(2)寒潮冻害:寒潮天气的一个明显特点是剧烈降温,低温能导致作物霜冻、河港封冻、交通中断,常会给工农业带来经济损失。

当气温下降到0℃(冰点)以下或较长时间持续在0℃以下,就会使越冬作物的植株体结冰而丧失一切生理活动,造成植株枯萎或死亡,严重的低温也能引起牲畜患病或冻死,造成严重的农牧业气象灾害,即寒潮冻害。

中国的冬小麦和柑橘生产常因冻害而遭受巨大损失。寒潮冻害不仅取决于寒潮路径和强度,而且与农作物种类和地理位置有密切关系。中国受冻害影响最大的是北方冬麦区,冻害发生最多的区域是北方农业区和长江中下游地区。

(3)寒潮雪灾:冬季适量的积雪覆盖对于农作物越冬、增加土壤水分、冻死害虫卵、减轻大气污染等是有益的,但寒潮一旦带来过多的降雪,甚至连续数天或十多天的暴风雪,就会造成灾害。在牧区,由于寒潮暴风雪而酿成的“白灾”,导致牧草被雪深埋,牲畜吃不上鲜草,干草供应不上,牲畜因此遭受冻饿或疫病,大量死亡,对畜牧业危害很大。

积雪期的长短只反映雪灾可能的发生期,而是否形成雪灾还要看积雪深度、密度、牧草高度和畜牧本身状况。据调查分析,中国牧区雪灾实际发生的主要时段在10月到次年5月,主要发生期在11月和3-4月,分别占年总次数的50%和40%左右。雪灾危害的程度和所造成的经济损失还因各种牲畜的生理特性以及抗灾能力存在较大的差异。

(4)寒潮雨凇:一般在初冬或冬末春初季节出现,寒潮降温天气产生的云中过冷却液态降水碰到地面物体后,会直接冻结成冰,形成雨凇。冬春季我们经常可以看到电线、树枝被一层晶莹的冰雪包裹或悬挂,这就是雨凇。

在多数情况下,雨凇是一种灾害性的天气现象。严重的雨凇厚度可达几厘米,能压断树木、电线和电杆,造成供电和通讯中断,妨碍公路和铁路交通,威胁飞机飞行安全。消除雨凇灾害的方法主要是在雨凇出现时,采取人工落冰的措施,不断把电线上的雨凇敲刮干净,并对树木、电网采取支撑措施;在飞机上安装除冰设备或干脆绕开冻雨区域飞行,可部分减轻雨凇带来的危害。

寒潮预警信号及防御指南

寒潮预警信号分四级,分别以蓝色、黄色、橙色、红色表示。

寒潮蓝色预警信号标准:48小时内最低气温将要下降8℃以上,最低气温小于等于4℃,陆地平均风力可达5级以上;或者已经下降8℃以上,最低气温小于等于4℃,平均风力达5级以上,并可能持续。

政府及有关部门按照职责做好防寒潮准备工作;注意添衣保暖;对热带作物、水产品采取一定的防护措施;做好防风准备工作。

寒潮黄色预警信号标准:24小时内最低气温将要下降10℃以上,最低气温小于等于4℃,陆地平均风力可达6级以上;或者已经下降10℃以上,最低气温小于等于4℃,平均风力达6级以上,并可能持续。

政府及有关部门按照职责做好防寒潮工作;注意添衣保暖,照顾好老、弱、病人;对牲畜、家禽和热带、亚热带水果及有关水产品、农作物等采取防寒措施;做好防风工作。

寒潮橙色预警信号标准:24小时内最低气温将要下降12℃以上,最低气温小于等于0℃,陆地平均风力可达6级以上;或者已经下降12℃以上,最低气温小于等于0℃,平均风力达6级以上,并可能持续。

政府及有关部门按照职责做好防寒潮应急工作;注意防寒保暖;农业、水产业、畜牧业等要积极采取防霜冻、冰冻等防寒措施,尽量减少损失;做好防风工作。

寒潮红色预警信号标准:24小时内最低气温将要下降16℃以上,最低气温小于等于0℃,陆地平均风力可达6级以上;或者已经下降16℃以上,最低气温小于等于0℃,平均风力达6级以上,并可能持续。

政府及相关部门按照职责做好防寒潮的应急和抢险工作;注意防寒保暖;农业、水产业、畜牧业等要积极采取防霜冻、冰冻等防寒措施,尽量减少损失;做好防风工作。

寒潮也有益处

寒潮除了“凶神恶煞”的一面,其实也会带来有益的影响。

地理学家研究分析发现,寒潮有助于地球表面热量交换。随着纬度增高,地球接收太阳辐射能量逐渐减弱,在地球上形成了热带、温带和寒带。寒潮携带大量冷空气向热带倾泻,使地面热量进行大规模交换,有助于保持自然界生态平衡,以及物种的繁茂。

气象学家认为,寒潮是风调雨顺的保障。例如,中国受季风影响,冬天气候干旱,为枯水期。但每当寒潮南侵时,常会带来大范围的雨雪天气,缓解了冬天的旱情,使农作物受益。

俗话说“瑞雪兆丰年”,雪水中的氮化物含量高,是普通水的5倍以上,可使土壤中氮素大幅度提高。雪水还能加速土壤有机物质分解,从而增加土中有机肥料。大雪覆盖在越冬农作物上,就像棉被一样起到抗寒保温作用。

有道是“寒冬不寒,来年不丰”,这同样有其科学道理。农作物病虫害防治专家认为,寒潮带来的低温,是目前最有效的天然“杀虫剂”,可大量杀死潜伏在土中过冬的害虫和病菌,或抑制其滋生,减轻来年的病虫害。

寒潮还可带来风资源。科学家认为,风是一种无污染的宝贵动力资源。举世瞩目的日本宫古岛风能发电站,寒潮期的发电效率是平时的1.5倍。由此可见,只要合理运用辩证法看待世界,哪怕自然灾害,我们也能找机会将其利用起来,造福于人类的生产和生活。

日本宫古岛风能发电站

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