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第20章 雾凇与雨凇

雾凇

雾凇俗称“树挂”,在北方很常见,是北方冬季可以见到的一种类似霜降的自然现象,是一种冰雪美景。雾凇是由于雾中无数0℃以下而尚未结冰的雾滴随风在树枝等物体上不断积聚冻黏的结果,表现为白色不透明的粒状结构沉积物。

冰雪美景——雾凇

过冷水滴(温度低于0℃)碰撞到同样低于冻结温度的物体时,便会形成雾凇。当水滴小到一碰上物体马上冻结时,便会结成雾凇层或雾凇沉积物。雾凇层由小冰粒构成,在它们之间有气孔,这样便造成典型的白色外表和粒状结构。由于各个过冷水滴的迅速冻结,相邻冰粒之间的内聚力较差,易于从附着物上脱落。被过冷却云环绕的山顶上也最容易形成雾凇,在寒冷的天气里泉水、河流、湖泊或池塘附近的蒸发雾也可形成雾凇。

雾凇有2种。①过冷却雾滴碰到冷的地面物体后,迅速冻结成粒状的小冰块,叫粒状雾凇,它的结构较为紧密。②由过冷却雾滴凝华而形成的晶状雾凇,结构较松散,稍有震动就会脱落。

我国的吉林雾凇,仪态万方、独具风韵的奇观,让络绎不绝的中外游客赞不绝口。每当雾凇来临,吉林市松花江岸十里长堤“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”,柳树结银花,松树绽银菊,把人们带进如诗如画的仙境。北方也有一些地方偶尔也有雾凇出现,而吉林雾凇不仅因为结构很疏松,密度很小,没有危害,而且还对人类有很多益处。

现代都市空气质量下降是让人担忧的问题,吉林雾凇可是空气的天然清洁工。人们在观赏玉树琼花般的吉林雾凇时,都会感到空气格外清新舒爽、滋润肺腑,这是因为雾凇有净化空气的内在功能。空气中存在着肉眼看不见的大量微粒,其直径大部分在2.5微米以下,约相当于人类头发丝直径的1/40,体积很小,重量极轻,悬浮在空气中,危害人的健康。据美国对微粒污染危害做的调查测验表明,微粒污染重比微粒污染轻的城市,患病死亡率高15%,微粒每年导致5万人死亡,其中大部分是已患呼吸道疾病的老人和儿童。雾凇初始阶段的凇附,吸附微粒沉降到大地,净化空气,因此,吉林雾凇不仅在外观上洁白无瑕,给人以纯洁高雅的风貌,而且还是天然大面积的空气“清洁器”。

雾凇是受到人们普遍欣赏的一种自然美景,但是它有时也会成为一种自然灾害。严重的雾凇有时会将电线、树木压断,造成巨大损失。

雨凇

雨凇和雾凇的形成机制差不多,通常出现在阴天,多为冷雨产生,持续时间一般较长,日变化不很明显,昼夜均可产生。

雨凇是在特定的天气背景下产生的降水现象。形成雨凇时的典型天气是微寒(0~3℃)且有雨,风力强、雾滴大,多在冷空气与暖空气交锋,而且暖空气势力较强的情况下才会发生。比如我国,在此期间的江淮流域上空的西北气流和西南气流都很强,地面有冷空气侵入,这时靠近地面一层的空气温度较低(稍低于0℃),1500~3000米上空又有温度高于0℃的暖气流北上,形成一个暖空气层或云层,再往上3000米以上则是高空大气,温度低于0℃,云层温度往往在-10℃以下,即2000米左右高空,大气温度一般为0℃左右,而2000米以下温度又低于0℃,也就是近地面存在一个逆温层。大气垂直结构呈上下冷、中间暖的状态,自上而下分别为冰晶层、暖层和冷层。

从冰晶层掉下来的雪花通过暖层时融化成雨滴,接着当它进入靠近地面的冷气层时,雨滴便迅速冷却,成为过冷却雨滴(大气中有这样的物理特性:气温在摄氏零下几十度时,仍呈液态,被称为“过冷却”水滴,如过冷却雨滴、过冷却雾滴)。形成雨凇的雾滴、水滴均较大,而且凝结的速度也快。由于这些雨滴的直径很小,温度虽然降到0℃以下,但还来不及冻结便掉了下来。

当这些过冷雨滴降至温度低于0℃的地面及树枝、电线等物体上时,便集聚起来布满物体表面,并立即冻结成毛玻璃状透明或半透明的冰层,使树枝或电线变成粗粗的冰棍,一般外表光滑或略有隆突,有时还边滴淌、边冻结,结成一条条长长的冰柱,就变成了我们所说的“雨凇”。

雨凇以山地和湖区多见。中国大部分地区雨凇都在12月至次年3月出现。中国年平均雨凇日数分布特点是南方多、北方少(但华南地区因冬暖,极少有接近0℃的低温,因此既无冰雹也无雨凇);潮湿地区多而干旱地区少(尤以高山地区雨凇日数最多)。中国年平均雨凇日数在20~30天以上的台站,差不多都是高山站,而平原地区绝大多数台站的年平均雨凇日数都在5天以下。

雨凇组成的冰花世界,点点滴滴裹嵌在草木之上,结成各式各样美丽的冰凌花,有的则结成钟乳石般的冰挂,满山遍野一片银装素裹的世界。茫茫群峰是座座冰山,那造型奇特的松树、遍地的灌木,此时也成为银花盛开的玉树,仿佛银枝玉叶,分外诱人;满枝满树的冰挂,犹如珠帘长垂,山风拂荡,分外晶莹耀眼,如进入了琉璃世界;冰挂撞击,叮当作响,宛如曲曲动听的仙乐,和谐有节,清脆悦耳;山峦、怪石之上,茫茫一片,似雪非雪,仿佛披上一层晶莹的玉衣,光彩照人。在冬天灿烂的阳光下,分外晶莹剔透、闪烁生辉,蔚为奇观。

雨凇组成的冰花世界

虽然雨凇使大地银装素裹,晶莹剔透,但雨凇却是一种灾害性天气,不易铲除,破坏性强。它所造成的危害是不可忽视的。

雨凇与地表水的结冰有明显不同,雨凇边降边冻,能立即黏附在裸露物的外表而不流失,形成越来越厚的坚实冰层,从而使物体负重加大,严重的雨凇会压断树枝、农作物、电线,压垮房屋,妨碍交通。

雨凇最大的危害是使供电线路中断。高压线高高的钢塔在下雪天时,可能会使电线负荷2~3倍的电线重量;但是如果有雨凇的话,可能会使电线负荷10~20倍的电线重量。电线或树枝上出现雨凇时,电线结冰后,遇冷收缩,加上风吹引起的震荡和雨凇重量的影响,能使电线和电话线不胜重荷而被压断,几千米以致几十千米的电线杆成排倾倒,造成输电、通讯中断,严重影响当地的工农业生产。历史上许多城市出现过高压线路因为雨凇而成排倒塌的情况。

雨凇也会威胁飞机的飞行安全,飞机在有过冷水滴的云层中飞行时,机翼、螺旋桨会积水,影响飞机空气动力性能造成失事。因此,为了冬季飞行安全,现代飞机基本都安装有除冰设备。当路面上形成雨凇时,公路交通因地面结冰而受阻,交通事故也因此增多,山区公路上地面结冰也是十分危险的,往往易使汽车滑向悬崖。

由于冰层不断地冻结加厚,常会压断树枝,因此雨凇对林木也会造成严重破坏。坚硬的冰层也能使被它覆盖在下面的庄稼糜烂不堪,如果麦田结冰,就会冻断返青的冬小麦,或冻死早春播种的作物幼苗。另外,雨凇还能大面积地破坏幼林、冻伤果树,农牧业和交通运输等方面受到较大程度的损失。严重的冻雨也会把房子压塌,危及人们的生命财产安全。

雨凇造成灾害的可能性与程度,都大大超过雾凇。在高纬度地区,雨凇是常出现的灾害性天气现象。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,发动输电线沿线居民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。

总之,雨凇是冬季的一种低温灾害,为了出行安全,航空、铁路、公路、电力、电信、邮政等部门以及广大民众都应十分重视。

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