低温雨雪冰冻灾害

今天发一篇稍微长一点的文章,主要就这次中国中部和南部的低温雨雪冰冻灾害,稍微展开并介绍一些科普性知识,尽可能用图片来说明道理,请继续往下看。

一、什么是冻雨,有什么危害

冻雨是指过冷却水落在地面或暴露物体时,迅速凝结为冰的天气现象。冻雨与冷暖气流的相遇有关,它的形成通常需要两个条件:

(1) 水汽充足。美国的东北部和加拿大中东部地区是世界著名的冻雨灾害区,靠近它们的五大湖区正是暖湿气流的来源。

(2) 地面温度低于0 ℃,高空则有逆温层。下冷上热的气温条件使雪落到地面之前融化为水滴,而地面低温使水滴落地时又能迅速凝结成冰。

冻雨可以在物体表面形成一层透明的冰覆盖层,这种冰覆盖层被称作”雨凇”,又称”冰挂”。

冻雨形成示意图

图1 两冷包夹一暖的”三明治”气层是冻雨的理想”温床”。冻雨开始时以雪的形式落下,在下降过程中遇到暖气流层而完全融化为雨滴,随后在更低的高度上又遇到温度低于零摄氏度的冷气流层,此时雨滴不再凝结,而是形成过冷雨滴。过冷雨滴一旦遇到低于0 ℃的任何物体就会立刻凝结,形成细长条状的冰挂。图片来源:University of Illinoiswiki来源

冻雨会使路面覆冰,铁路、公路、航空等交通运输因此陷入停顿;冻雨落在屋顶以及各种裸露的户外公共设施上,公共设施因为承载过重而倒塌。特别值得一提的是冻雨严重威胁着电网设施,当冻雨附在输电铁塔和输电线路上结冰时,电线因负载超过设计标准而拉断;中国电力顾问公司总工程师吴云说,像双回线这样的( 铁塔) 的重量大概是6 吨,但是结了冰以后,重量大概达到50 吨,是原来的6 倍(数据来源于CCTV)。另外,附在电线上的冰面使得电线在风力作用下”迎风舞动”,很容易拉倒铁塔进而造成供电中断,一旦供电不畅,就会引发一系列连锁反应,如果发生事故的电塔在山区,维修起来及其不便。2008 年1 月中国南部和中部遭受严重的气象灾害,其中一大部分损失由冻雨造成。

贵州铜仁市冰雨

图2 这是贵州某地区的冻雨图,冻雨在贵州并不少见,但持续时间没有今年这么长。冻雨附在电塔上凝结成冰后,时间一长就可能压垮电塔,特别在南方地区,设计标准没有考虑到极端的天气情况。当前清理这些附冰最有效的办法是人爬上去敲掉冰挂,这类工作具有危险性,湖南有三个烈士为此殉职。(图片来源:网易

贵州铜仁市冰雨图

贵州铜仁市冰雨

图3-4 冻雨通常一遇到固体表面就立刻结冰,电线也不例外。电线上的附冰使电线载荷加重拉倒电线杆;此外,进入融冰期后,因为电线融冰速度不同(比如向阳一侧的冰先融化),也会造成电线杆张力不平衡,而使之倒塌。(图片来源:网易

二、2008年中国的冻雨灾害及其原因

2008年1月10日,中国南部和中部19个省普降大暴雨和大暴雪,持续时间长达20多天,低温、雨雪和冰冻的共同交织,造成了中国50年以来最严重的冰雪冻雨灾害。

由于正逢春运期间,大量旅客滞留在站场港埠,社会秩序一度混乱。另外,由于电力受损、煤炭运输受阻(煤炭占电力发电的主导地位),不少地区用电中断,电信、通讯、供水、取暖均受到不同程度影响,某些重灾区甚至面临断粮危险。

民政部副部长李立国在2月23日提供了一些数据,在这次低温雨雪冰冻灾害中,农作物受灾面积1.78亿亩;倒塌房屋48.5万间;因灾直接经济损失1516.5亿元,在这次低温雨雪冰冻灾害中,已造成129人死亡,4人失踪,紧急转移安置166万人。其中,湖南、湖北、贵州、广西、江西、安徽6省受灾最为严重。(解读这些数字看这篇

此次冰雪灾害具有范围广、强度大、持续时间长、灾害重等特点,形成此次灾害的主要原因如下:

1、冷空气频繁南下,并长期滞留在长江以南。2008年1月来,中高纬度欧亚地区的大气环流呈现西高东低分布,这种环流异常的持续时间长达19天,是正常时间的3倍以上,是中国1951年以来该环流类型持续最长的一次,有利于冷空气频繁地从西北方向沿河西走廊连续不断入侵中国,并造成4次较大范围的低温雨雪冰冻天气。

NASA公布中国雪灾卫星图

图5 这是2008年1月29日美国航空航天局(NASA)利用MODIS卫星获得的中国部分地区的降雪分布图,其中橘红色代表有雪地区,而白色则代表云层。从图上可以看出中国很多地区例如湖北,湖南,贵州,广东等有雪,而河北、山东、辽宁少雪。(图片来源:Jesse Allen, Earth Observatory/NASA

2008年1月份全国最低气温分布图

图6 2008年1月15日至2月13日期间,中国绝大部分地区包括长江以南很多省受冷空气影响,最低温度低于0℃,低温为冻雨的形成提供了条件,使雨水落地时能迅速凝结成冰。(图片来源:中国气象局网站)

2、孟加拉湾暖气流异常强大。青藏高原南缘的南支低压槽活跃,是近十多年来少有的,使得西南方向孟加拉湾暖湿空气沿云贵高原不断向中国输送,在对流层中低层形成稳定的逆温层,当北上暖气流和南下的冷空气相遇后对峙,互不相让,因为势均力敌,最终上演了多达20多天的”角力”,导致中国南部中部普降雨雪,形成大范围的冻雨,贵州,湖南等省因为靠近”角力战场”,冻雨灾害由为严重。

2008年1月降水量

图7 2008年1月16日-2月14日,中国长江以南地区降雨量丰富的地区也是此次冻雨冻雪受灾严重地区,这些暖湿气流主要来自孟加拉湾。。(图片来源:中国气象局网站)

3,可能受拉尼娜的影响。小女孩拉尼娜给世界留下了深刻的印象,虽然她最直接的影响区域是热带,但表面积占地球71%的海洋是巨大”储热罐”,她的温度变化和能量释放会影响到全球大气循环和天气变化,而绝大多数的天气和气候事件是海洋和大气耦合的结果。拉尼娜从2007年7-8月生成后开始影响我国,据专家预测,其影响将持续到2008年夏季。

2007年11月拉尼娜现象

图8 2007年11月海水表面温度和往年同期平均温度(1985-1997年)的比较图。蓝色表示温度比往年平均温度低,红色表示温度比往年平均温度高。从图上可以看出太平洋赤道地区的中部和东部地区海水温度比往年更冷,而西部的海水温度更高,这就是拉尼娜(La Nina,西班牙语”小女孩”的意思)的特征,遗憾的是科学家现在还无法准确的知道拉尼娜产生的原因。(图片来源:NASA

La_Nina_regional_impacts-拉尼娜的影响因素

图9 拉尼娜是太平洋赤道地区东信风增强的结果,信风将更多温暖的海水”吹”到太平洋西部,它使美国西南部和南美洲西岸变得异常干燥,而澳洲、印尼、马来西亚和菲律宾等东南亚地区有异常多的降雨。但是拉尼娜可以影响到全球的天气和气候条件,中国2008年1月份的冻雪冻雨天气可能和拉尼娜有关,1月份发生在 南部非洲的洪灾和1月份美国南部的龙卷风也可能和拉尼娜有关。(图片来源:NOAA)

4,过年返乡潮。就像英国人每到夏季会拥到爱丁堡观看艺术节一样,中国人宁愿在车站禁受严寒,等候数天也要赶在春节前回家团聚,这是根深蒂固、难以改变的风俗习惯。冷冻伤害倘若发生在平时,损失会减轻很多,但恰好遇到了”世界上规模最大的人类迁徙”,使灾害对人的影响”雪上加霜”。由此可以看出,自然灾害必须要考虑人文因素。

图10 几十万名乘客守候在广州火车站广场,这场50年一遇的气象灾害虽然中断了多条铁路动脉,但是无法阻挡乘客过年回家和亲人团聚的决定。中国的过年成了世界媒体最常见的新闻。(图片来源:美国时代Time网站)

5,科学预报不足。中国气象局局长说,当前技术水平难以对一周以后的天气作出肯定的预报,对此次连续发生的四场低温雨雪冰冻天气过程,没有事先料到,对后面可能出现的灾害缺乏足够的估计。

三、冻雨灾害带给我们的思考

灾害虽然暂时平息,但灾害带给我们的启示值得继续深思和总结:

(1)一个灾害发生,往往会影响到社会系统的方方面面,电力、水供应、通讯、交通、农业和金融市场等等都将受到冲击。

(2)我们在发展经济的同时,加强对自然灾害的科学认识和建立灾害应急措施刻不容缓,在一个环境变化的世界里,减少损失和促进发展同样重要,减少损失更是增加GDP。

(3)气候变化导致的极端天气事件正变得越来越常见,中国的这场灾害也突显出全球对加强和防范新类型自然灾害的必要性。

如果有兴趣,更多阅读列在下面:

中国的雪灾和评价一篇文章

我们又遭遇百年一遇的自然灾害

解读中国雪灾损失数字

厄尔尼诺,这个小男孩真不简单(连载1) (连载2)

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