中國南方發生雪災的原因

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最近南方天氣異常,暴雪成災,從宏觀氣候到微觀天氣的順序可探求此次氣象災害的原因。

中國南方發生雪災的原因

一、拉尼娜對中國的影響

今年全球的氣候大背景是拉尼娜,厄爾尼諾我們較熟悉,但對於她的姐妹拉尼娜我們還很陌生。

拉尼娜是同厄爾尼諾相反的氣候現象,是指赤道太平洋東部(祕魯附近)海水大範圍持續異常變冷現象,海水錶層溫度低出氣候平均值0.5℃以上。小小的0.5度,又遠在南美洲,但卻對我國造成了極大影響。

1.南太平洋的氣溫偏低是怎樣擴散到全球的。海洋表層的洋流運動主要受海表面風的牽制。信風的存在使得大量暖水從東太平洋(即祕魯)吹送到赤道西太平洋地區(即中國、日本),在赤道東太平洋地區暖水被颳走,主要靠海面以下的冷水進行補充,赤道東太平洋海溫比西太平洋明顯偏低,使得氣流在赤道太平洋東部下沉,從而加劇氣流在西太平洋的上升運動,實際上削弱了西太平洋的副高,加強了信風和西風,進一步加劇赤道東太平洋冷水的發展,形成惡性循環。最終將拉尼娜的影響從祕魯擴散到全球,特別是中國。

2.西太平洋上升運動的加強對中國的影響。西太平洋的上升運動加強,導致了本來在冬半年就已經遠離中國大陸進入太平洋的副熱帶高氣壓帶進一步遠離大陸,對大陸冷氣團的牽制抵抗作用進一步降低,很明顯,沒有了副高的阻攔,副高兩側的風帶,一是北方強大的寒冷的西風帶,二是南方印度洋上的信風帶可以長驅直入大陸,橫掃全亞洲,而中國恰恰就在這兩個風帶的控制之下。

3.風帶加強對中國的影響

(1)西風帶。西風帶對中國造成的影響主要來自兩個方向:一個是對北方來自西伯利亞的強冷空氣起到了推波助瀾的作用。冷空氣團是從極地方向過來的,冷氣團比較寒冷,冷空氣強度比較強,因爲北冰洋的蒸發作用小,空氣極爲乾燥,以大風、降溫過程爲主,不會出現大範圍的降雪,以前對我國造成影響最大、我們印象最深的就是這股冷空氣。今年主要受北方氣團影響的東北降雪量就很少,跟過去持平。二是從西路過來的,這是我們很少關注的,但它藉助西風帶加強從冰島大西洋沿途過來,經過歐洲地中海橫掃整個亞歐大陸,由於來自較溼潤的大西洋,這股冷空氣帶來了大量的降雪。事實證明了這一點,今年因爲這股強冷溼空氣,巴格達這種極度乾旱的地方降了百年以來第一次雪,中亞地區,特別是阿富汗山區積雪超過兩米。甘肅這種比較乾旱的地方今年降雪量超過常年的兩倍,爲60年之最。多有趣,我們天上下的雪竟然來自大西洋的海水。

(2)信風帶。由於太陽直射點的南移,信風帶在過去對中國的影響並不大,但由於拉尼娜的加強,加上西風帶受到青藏高原阻擋,分流至喜馬拉雅山脈南翼逐漸加熱加溼的氣團,使得中國南部受到了來自印度洋大量的暖溼氣流,造成雲貴高原的氣溫甚至比常年的還要高。

(3)共同影響。由於太平洋上的副高減弱,因而南北兩股冷空氣可以長驅直入中國內陸,信風帶來的暖溼氣流控制南方,像深圳這段時間溼度都高達90%。過去北方的冷空氣南下就單一的控制全國,全國都是寒冷乾燥,但今年拉尼娜引導着信風帶來大量水汽,同北方乾燥寒冷的氣團在長江中下游地區交匯,從而形成了大範圍的暴雪。降雪同降雨的原理一樣,現在溫度一上升就下大雨,甚至暴雨。從影響範圍看,災害程度從東向西遞減,沿海省份影響較小,可見水汽主要來自印度洋而非太平洋,信風影響巨大。

二、局部分析

1.長江中下游、安徽、湖北。這一地域處於北緯30度附近,正好是西風帶同信風帶交匯的地方,南北氣流交匯,勢必造成大量降雪。另外,長江中下游地區湖泊衆多,當地水面蒸發的大量水汽也是降雪的來源之一。

(1)湖南。由於南嶺的阻擋,將剩餘的冷空氣都集中在了湖南郴州、衡陽一帶,也就是南嶺山腳下,從而將冷空氣最後的力量全部發泄在湖南。

(2)廣西、貴州。雲貴高原過去一直就是同時受到南北兩股氣團的共同影響,只是今年的強度特別大,過於溼潤,又過於寒冷,造成嚴重的凝凍,凍雨。

(3)北方。過去印象中的北國風光、千里冰封、萬里雪飄依然沒變,東北主要受到北方的乾燥冷氣團,所以降雪量沒有太大變化,從衛星雲圖上看這幾天基本沒怎麼下雪。倒是西北地區由於強大的西風帶來了大量的來自大西洋的水汽,降雪較常年偏多。

三、降雪對南方的影響

下雪是自然現象,北方年年都下,即使有暴雪,也沒造成嚴重問題。爲什麼南方降雪會產生這麼多問題呢?這裏主要同嚴寒的北方進行對比分析。

1.凍雨。現在南北地面溫度都長時間低於0℃。但北方是從低空到高空都是穩定的冷空氣,所以降下的都是雪花。

南方由於冷空氣勢力已經有所減弱,暖空氣勢力又異常強大,因此在1500米至3000米上空形成一個溫度高於0℃的暖空氣層,再往上3000米以上溫度又低於0℃。大氣垂直結構呈上下冷、中間暖的狀態,即近地面存在一個逆溫層。大氣層自上而下分別爲冰晶層、暖層和冷層。如此,從高空冰晶層掉下來的雪花通過暖層融化成雨滴,接着進入靠近地面的冷氣層時,雨滴便迅速冷卻,雖還沒有來的及結成冰,但溫度已降至0℃以下,便形成了凍雨。

2.結冰。北方落下的都是雪,而且由於溫度低,落地不融化,所以不會結成冰。即使白天溫度高融化了,由於北方完全受極乾燥的冷氣團控制,融化的水很快就會蒸發,又回到空氣中,地面總是乾的。樹上,電線上結冰十分罕見。

而在南方,當凍雨落在地面及樹枝、電線等物體上時,便集聚起來佈滿物體表面,由於物體溫度都低於零度,所以立即凍結成冰凌。降下的雪花在白天溫度高於零度時表面上的冰會有所融化,但由於受到暖溼氣團的控制,溼度極大,根本蒸發不了,冰水還是留在地面物體上;到了晚上,溫度又下降到零度以下,水立刻又結成了冰。

3.降雪量。北方看似是千里冰封,萬里雪飄,但那不怎麼厚的雪是整整一個冬天積累的,由於西伯利亞的冷空氣極乾燥,所以每次下雪並不多,總是小雪、中雪,也就是每小時只下5毫米左右的雪。一個冬天總共才下了幾釐米的積雪。

南方本來溼度就高,再加上拉尼娜帶來的信風,使得降雪量非常大,湖南、安徽常常是暴雪,一小時就下14毫米以上的雪,現在很多地方積雪竟然厚達20多釐米,遠遠超過了北方一年的降雪量,所以南方的雪災更嚴重。

4.由於超重引起的凍害。北方的降雪不易結冰,所以電線、屋頂上雖然有落雪,但一旦積累到體積過大、無法保持平衡時,就會自動從電線上落到地面上,所以電線表面只會留有少部分積雪,對電線的強度影響並不大,不至於超過電線所承受的重量,也不會壓塌屋頂。

南方的降雪、降雨最終轉化爲冰凌,落在電線上的雨雪,晚上一結冰,就將電線牢牢的包裹住,冰就固定在電線上,這樣每一天冰都可一層層的將電線包裹起來,形成一種像樹木年輪樣的情況,積累幾天,這個厚度就不容忽視了,看新聞說電線上冰的厚度超過電線直徑的兩倍,鐵的密度是7,冰是0.9,也不算小了,相當於電線二分之一的重量壓在電線上,電線自然承受不了,最終斷裂。屋頂、高壓線的鐵塔都是這樣被厚厚的冰塊嚴嚴實實的包裹起來,最終倒塌,這種情況主要就發生在溼度極高、溫度較低的南嶺山腳下,所以郴州、衡陽一線的70多座高壓線鐵塔有近三分之一都被壓垮。高壓線高高的鋼塔在下雪天時會承受2-3倍的重量,但如果是結冰,會承受10-20倍的電線重量。電線水管還有一個問題,就是因爲異常的低溫,所以電線由於熱脹冷縮已經超出設計限度縮的緊繃在鐵塔之間,強度大大降低,直接導致了電力系統嚴重癱瘓,郴州已經連續5天斷水斷電,特別是京廣鐵路韶關到郴州段。電力機車沒有電,可以換內燃機車,但信號燈也沒有電,道岔也沒有電,所以哪怕是內燃機車,也只有慢慢的靠眼睛看路邊的人工指揮通過,道岔也都必須有人工搬,這使得內燃機車在這一段根本跑不出平時的速度,使得鐵路運輸更加困難。

5.公路凍害。北方公路上也會有積雪,但都不會化,而且量不會很大,即使化了也會很快蒸發掉,不會在地面上留下積水,凍結成冰。經汽車壓實雪的摩擦力比冰高很多,即使要爬坡,安上防滑鏈,就可以在雪面上前進。

南方一方面積雪特別厚,很多地方沒過腳。更重要的是這些雪融化成水,由於溼度極高,這些水很快就凍結成冰,也跟電線一樣,一層一層覆蓋在路面上,有些地方竟有10釐米厚,汽車在冰面上摩擦力很小,自然就會打滑。所以京珠高速不能通行完全是爲了人民安全,結冰完全不可抗拒。另一方面,由於冰比雪硬的多,所以給車輪安上防滑鏈根本沒有用,這一北方最實用的方法在南方失去了作用,反倒會使摩擦力更小,行車更危險。

自然災害發生的概率總的來說並不大,但爲了這個萬一,人類要付出一萬的代價去防範,而且並不是每一場災害的發生我們都可以準確預測,像今年這種50年甚至有些地方是百年一遇的低溫雪災,有太多不可抗拒的因素了。具體問題,具體分析,如果沒有南嶺,像美國一樣南北暢通,也就不會有這樣嚴重的低溫了,同樣因爲有青藏高原,可以將大量西風帶來的積雪留在阿富汗而不是四川。看到那麼多奮戰工人搶修電纜,水管,清理路面,甚至有三名電力工人從鐵塔上摔下來犧牲,真的很感動,中國不是沒有應急預案,全社會都在衆志成城的抗擊暴風雪。廣鐵已經明確說了,一星期內修不好,這看起來好像是政府無能,但仔細分析清楚後,這就是事實,實事求是的政府纔是真正的政府,全能完美的政府纔是騙人的政府。尊重自然,敬畏自然,人永遠不會勝天,我們只能讓我們的思想更有力,在同自然的對抗中不要輸的太慘。

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