霧淞是怎么形成的
霧淞是怎么形成的
霧淞是北方冬季經(jīng)??梢砸?jiàn)到的一種類似霜降的自然現(xiàn)象,是一種冰雪美景,相信很多人想知道霧淞的成因,下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來(lái)給你科普一下霧淞是怎么形成的。
霧淞形成的原因
霧凇這種天氣現(xiàn)象的形成,是多種因素構(gòu)成、復(fù)雜的大氣過(guò)程。溫度和濕度條件,只是具備了產(chǎn)生霧凇的基本條件。然而,促成霧凇形成的因素是多方面的,它既是復(fù)雜,又是相互配合的大氣物理變化過(guò)程。很多地方的霧凇,只是達(dá)到形成霧凇的基本條件,但不夠全面和充分有利,因此形成的霧凇一般不夠理想。而吉林霧凇的成因,是由于具備得天獨(dú)厚的充分有利的特殊條件,構(gòu)成了有機(jī)地超越常規(guī)的物理機(jī)制的獨(dú)特成因。
1、冬季漫長(zhǎng)寒冷的基礎(chǔ)條件
吉林冬季的時(shí)間,按當(dāng)?shù)厝藗兊牧?xí)慣,是從11月至翌年2月的120天為冬季。按氣候?qū)W統(tǒng)計(jì)規(guī)定:候(5天)平均氣溫低于10℃為冬季;按其溫度規(guī)定,吉林市一般始于10月中旬,終于次年4月中旬,長(zhǎng)達(dá)半年(基本與結(jié)冰期相吻合);按嚴(yán)冬日規(guī)定為侯平均氣溫低于0℃,則吉林市嚴(yán)冬始于10月末,終于次年3月中旬,長(zhǎng)達(dá)4個(gè)多月。由此來(lái)看,吉林市冬季可謂冷期漫長(zhǎng)。低溫日數(shù)多,是吉林市冬季氣溫的另一特點(diǎn)??尚纬杉朱F凇的零下20℃以下日期,一冬有60~70天;低于零下30℃以下日期,一冬有10~15天。歷年極端最低氣溫為零下40、2℃,這可以說(shuō)是幾乎到了“哈氣成霜”、 “滴水成冰”的程度。根據(jù)對(duì)霧凇上千次統(tǒng)計(jì),氣溫高于零下13℃時(shí),即使是形成吉林霧凇的其它條件都齊備了,但吉林霧凇也不易形成。氣溫在零下20℃以下時(shí),吉林霧凇出現(xiàn)的可能性較大;氣溫在零下26℃以下時(shí),多數(shù)能形成霧凇。由此看出,低溫是形成吉林霧凇的前題和基礎(chǔ)。
2、低空水汽量多的充分條件
不凍江、霧多、雪多、空氣濕度大、水汽充足、易飽和,這是形成吉林霧凇的充分條件,而這一條件,很大程度上是由于豐滿水電站所產(chǎn)生的。吉林冬季,不凍的江面向空中源源大量蒸發(fā)水汽,霧多、雪多,有利空氣濕度增大及霧凇出現(xiàn)頻次增多。從吉林市三十年以上的氣象資料的統(tǒng)計(jì)(表)看出:不論是平均的霧日、雪日及霧凇日,還是最多的霧日、雪日及霧凇日,均是呈同步成正比例的,即霧多、雪多、霧凇也多,并且冬季各月相關(guān)性也很密切。吉林市冬季早晨的相對(duì)濕度,經(jīng)常在95%以上,因而也可看出吉林市冬季空氣濕度大、水汽充足、易飽和,從而霧凇的凝華過(guò)程顯著,使形成吉林霧凇更加充分。
3、輻射降溫強(qiáng)烈的有利條件
冬季輻射降溫強(qiáng),因而氣溫日較差大,并常有逆溫層,使大氣層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,是形成吉林霧凇的有利條件。地面白天通過(guò)短波方式接受太陽(yáng)輻射,氣溫升高;到了夜間地面不僅失去日照增溫,反而以長(zhǎng)波方式還向空中散發(fā)熱量,使夜間氣溫下降,這就是地面輻射降溫。吉林市冬季夜間長(zhǎng),輻射降溫強(qiáng),氣溫日較差(一日最高氣溫與最低氣溫之溫差,稱為氣溫日較差)大,經(jīng)常在15~18℃以上。氣溫日較差大,使空氣易飽和,水汽凝結(jié)成凝華的就越多。這是因?yàn)榭諝饽苋菁{的水汽是有一定限度的,并且氣溫高,可容納水汽的能力多;氣溫低,容納水汽能力少。辟如,白天氣溫零下10℃,一立方米空氣最多可容納2、86毫米水汽;而到了夜間,氣溫下降到零下25℃,最多可容納水汽的能力僅有0、81毫米了,多余的2、05毫米的水汽,就要變成水滴或冰晶了,這就是由于輻射降溫造成的結(jié)果。另外,輻射降溫強(qiáng)還使地面氣溫比上層大氣降溫快,從而形成“逆溫層”(氣溫隨高度升高而降低,即本應(yīng)平均每升高100米,降低0、6℃,但不僅沒(méi)降低,反而升高,這:種大氣層結(jié)叫“逆溫層”)。辟如,人們冬季早晨??吹酱鬅熗参赋龅臒?,到一定高度不再繼續(xù)升高,而是橫走的原因,就是“逆溫層”造成的現(xiàn)象。由于地面冷,近地面空氣密度大,而上層的大氣不太冷,空氣密度較小。因而大氣就像頭輕腳重的不倒翁一樣,使大氣層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易變性,冷空氣能持久。所以有利水汽凝結(jié)或凝華,因此輻射降溫強(qiáng)有利于霧凇的形成。
4、經(jīng)常碧空微風(fēng)的必要條件
碧空、少云、靜風(fēng)或微風(fēng),是形成吉林霧凇的必要條件。人們都知道夜間沒(méi)有云時(shí),氣溫低;而有云時(shí)就像地面的上空有個(gè)蓋子,消弱了輻射降溫,使氣溫降低的少,晝夜的溫差不大。因而原來(lái)空氣中水汽就不易凝結(jié)或凝華,這對(duì)霧及霧凇形成不利。反之,夜間碧空或少云,氣溫下降明顯,就有利霧凇的形成。根據(jù)吉林市歷年氣象資料統(tǒng)計(jì),11月至翌年2月的各月平均睛天日(按氣象規(guī)定,低云量占整個(gè)天空總云量的2成以下,為一個(gè)晴天日的統(tǒng)計(jì)):11月19、3日、12月22、0日、1月22、2日、2月20、1日。由此看出,吉林市晴天多,這是形成吉林霧凇的必要條件。風(fēng)對(duì)吉林霧凇很敏感。在風(fēng)速大的情況下,不僅破壞了水汽凝結(jié)和凝華,而且還把地面已經(jīng)冷的空氣帶走,因而破壞了霧凇的形成。吉林市冬季靜風(fēng)和微風(fēng)(1~2米/秒以下的風(fēng)),與其它風(fēng)力相比占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。在靜風(fēng)或微風(fēng)時(shí),既保持了輻射降溫,又不能把已經(jīng)冷卻的冷空氣帶走,這樣很有利于凝結(jié)或凝華。因此,靜風(fēng)或微風(fēng),對(duì)吉林霧凇的形成的必要條件多;而夜間氣溫降低,大氣持水能力減少就有多余水汽凝結(jié),從不封凍的寬闊的松花江面向空中源源不斷地蒸發(fā)大量水汽,就大大增加了空氣中的飽和水汽量,所以說(shuō),這是形成吉林霧凇得天獨(dú)厚的地理?xiàng)l件。
5、得天獨(dú)厚氣候的關(guān)鍵條件
有利的大氣候及獨(dú)特的小氣候,是形成吉林霧凇的關(guān)鍵條件。吉林市地處寒溫
帶大陸性氣候。冬季本地高空盛行西北向的大氣環(huán)流。它經(jīng)常引導(dǎo)西伯利亞高緯度地區(qū)的冷空氣一股股不斷南下(一冬平均有二十余次冷空氣活動(dòng))。地面經(jīng)常受穩(wěn)定的西亞大型冷高氣壓天氣系統(tǒng)控制,使貝加爾湖到蒙古的冷氣團(tuán)在本地持久停留,另外,季風(fēng)特點(diǎn)又很明顯,使偏北風(fēng)的頻率增多,而且經(jīng)常有寒潮的降雪及突然降溫的天氣(一冬平均有6~8次),這是形成霧凇的大氣候背景。
霧淞的特點(diǎn)
每到冬季,盡管松花湖上一抹如鏡、冰凍如鐵,但冰層下面幾十米深的水里仍能保持4℃的水溫,水溫和地面溫差常在30℃左右,江水與空氣之間產(chǎn)生了巨大的溫差,松花江源源不斷釋放出的水蒸氣凝結(jié)在兩岸的樹(shù)木和草叢之間,形成厚度達(dá)到40至60毫米的“樹(shù)掛”現(xiàn)象,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)內(nèi)其他地區(qū)的普通樹(shù)掛的厚度(多為5至10毫米)。而“吉林霧凇”又是霧凇中厚度最大、密度最小和結(jié)構(gòu)最疏松的霧凇品種——毛茸形晶狀霧凇,觀賞起來(lái)格外晶瑩剔透,所以吉林霧凇更堪稱為霧凇極品中的極品。 “一江寒水清,兩岸瓊花凝”是吉林霧凇奇觀那儀態(tài)妖嬈、獨(dú)具豐韻的典型概括。當(dāng)霧凇出現(xiàn)的時(shí)候,漫漫江堤,披銀戴玉,仿若柳樹(shù)結(jié)銀花,松柏綻銀菊一般。一時(shí)間,霧凇奇景便把人們帶進(jìn)如詩(shī)如畫(huà)的仙境之中,這讓許多有幸身臨其境的中外游客贊不絕口。
霧淞的作用
北方也有一些地方偶爾也有霧凇出現(xiàn),但其結(jié)構(gòu)緊密,密度大,對(duì)樹(shù)木、電線及某些附著物有一定的破壞力。而吉林霧凇除了美麗之外,結(jié)構(gòu)很疏松,密度很小,沒(méi)有危害,而且還對(duì)人類有很多益處。吉林霧凇正迎合了時(shí)下非常流行的一句話:“我美麗、我健康!”
現(xiàn)代都市空氣質(zhì)量的下降是讓人擔(dān)憂的問(wèn)題,吉林霧凇可是空氣的天然清潔工。人們?cè)谟^賞玉樹(shù)瓊花般的吉林霧凇時(shí),都會(huì)感到空氣格外清新舒爽、滋潤(rùn)肺腑,這是因?yàn)殪F凇有凈化空氣的內(nèi)在功能。空氣中存在著肉眼看不見(jiàn)的大量微粒,其直徑大部分在2、5微米以下,約相當(dāng)于人類頭發(fā)絲直徑的四十分之一,體積很小,重量極輕,懸浮在空氣中,危害人的健康。據(jù)美國(guó)對(duì)微粒污染危害做的調(diào)查測(cè)驗(yàn)表明,微粒污染重比微粒污染輕的城市,患病死亡率高15%,微粒每年導(dǎo)致五萬(wàn)人死亡,其中大部分是已患呼吸道疾病的老人和兒童。
霧凇初始階段的凇附,吸附微粒沉降到大地,凈化空氣,因此,吉林霧凇不僅在外觀上潔白無(wú)瑕,給人以純潔高雅的風(fēng)貌,而且還是天然大面積的空氣“清潔器”。 注重保健的人都不會(huì)對(duì)空氣加濕器、負(fù)氧離子發(fā)生器等感到陌生,其實(shí)吉林霧凇就是天然的“負(fù)氧離子發(fā)生器”。所謂負(fù)氧離子,是指在一定條件下,帶負(fù)電的離子與中性的原子結(jié)合,這種多帶負(fù)離子的原子,就是負(fù)氧離子。負(fù)氧離子,也被人們譽(yù)為空氣中的“維生素”、“環(huán)境衛(wèi)士”、“長(zhǎng)壽素”等,它有消塵滅菌、促進(jìn)新陳代謝和加速血液循環(huán)等功能,可調(diào)整神經(jīng),提高人體免疫力和體質(zhì)。在出現(xiàn)濃密霧凇時(shí),因不封凍的江面在低溫條件下,水滴分裂蒸發(fā)大量水汽,形成了“噴電效應(yīng)”,因而促進(jìn)了空氣離子化,也就是在有霧凇時(shí),負(fù)氧離子增多。據(jù)測(cè),在有霧凇時(shí),吉林松花江畔負(fù)氧離子每立方厘米可達(dá)上千至數(shù)千個(gè),比沒(méi)有霧凇時(shí)的負(fù)氧離子可多5倍以上。 噪音也是現(xiàn)代都市生活給人們帶來(lái)的一個(gè)有害副產(chǎn)品,吉林霧凇是環(huán)境的天然“消音器”。噪音使人煩躁、疲憊、精力分散以及工作和學(xué)習(xí)效率降低,并能直接影響人們的健康以至于生命。人為控制和減少噪音危害,需要一定條件,并且又有一定局限性。吉林霧凇由于具有濃厚、結(jié)構(gòu)疏松、密度小、空隙度高的特點(diǎn),因此對(duì)音波反射率很低,能吸收和容納大量音波,在形成霧凇的成排密集的樹(shù)林里感到幽靜,就是這個(gè)道理。 此外,根據(jù)吉林霧凇出現(xiàn)的特點(diǎn)、周期規(guī)律等,還可反饋未來(lái)天氣和年成信息,為各行各業(yè)興利避害、增收創(chuàng)利做出貢獻(xiàn)。
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