什么是雪?
从气象学对雪的定义来看,雪就是从天空中的混合云降落到地面呈雪花形态的固体水。
这些固体水由大量白色不透明的冰晶(雪晶)和其聚合物(雪团)组成,是水在固态的一种形式。我们日常生活中所提到的雪是水在空中凝结再落下的自然现象,或指落下的雪。需要注意的是,雪只会在很冷的温度及温带气旋的影响下才会出现,因此亚热带和热带的低海拔地区下雪的机会较微小。当然,在亚热带和热带的高海拔地区也是可能下雪的,比如“非洲屋脊”乞力马扎罗山虽位于赤道附近,但最高峰海拔5963 m,山顶终年被积雪覆盖。
雪的形成条件
我们知道,水在地球上不断循环运动,在天空中运动的水汽怎样才能形成降雪呢?是不是温度低于零度就可以下雪了呢?答案是不是的。
水汽想要结晶,形成降雪必须具备三个条件:水汽饱和、空气里有凝结核和必要的环境温度。众所周知,高空的水汽含量较少,因此水汽饱和这就成为了雪形成的首要条件。对于凝结核,大家可能比较陌生,其实就是一些悬浮在空中的灰尘、花粉、盐粒、海盐、硫酸、氮和其它一些化学物质的微粒等。所以我们有时会见到天空中有云,却不见降雪,在这种情况下人们往往采用人工降雪,其原理就是人工制造凝结核,满足降雪的第二个条件。如果想要形成雪花就不能有较高的温度,这也就是夏天为什么不会下雪的原因。当然形成雪花不一定就要求温度低于零度。雪花是在混合云中,由于冰水共存使冰晶不断凝华增大形成的。当云下气温低于零度时,雪花可以一直落到地面而形成降雪。如果云下气温高于零度时,则可能出现雨夹雪。
雪的形成原理
当雪具备了上述形成条件,它形成的小冰晶可通过水汽在它表面凝华而增长,但冰晶所处的高空水汽不多,所以并不能很快增长。大部分小冰晶经过相互碰撞,其表面会增热而有些融化,并且会互相粘合又重新冻结增长。这样重复多次,冰晶便增大了。其中,最有利于云滴增长的是混合云。混合云是由小冰晶和过冷却水滴共同组成的。在0℃以下,除了存在小冰晶,还有液态的过冷却水滴存在。当一团空气中的水汽,对于冰晶说来已经达到饱和的时候,对于水滴来说却还没有达到饱和时,云中的水汽向冰晶表面上凝华,而过冷却水滴却在蒸发,这时就产生了冰晶从过冷却水滴上“吸附”水汽的现象,这就是著名的贝吉龙(Bergeron)过程。在这种情况下,冰晶增长得很快。此外,过冷却水滴还有个特别的特征,过冷却水是很不稳定的。一碰它,它就要冻结起来。所以,在混合云里,当过冷却水滴和冰晶相碰撞的时候,就会冻结沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。当小冰晶增大到能够克服空气的阻力和浮力时,便落到地面,这就是雪花。
雪的形状
在我们大多人的印象中,西方国家圣诞节贴窗户玻璃和挂圣诞树上的那种雪花都是六角形结构。那雪花还有没有其它的形状呢?
其实啊,雪花的形状极多,而且十分美丽。如果把雪花放在放大镜下,可以发现每片雪花都是一幅极其精美的图案,连许多艺术家都赞叹不止,有星状、柱状、片状等等,但基本形状是六角形。雪花之所以多呈六角形,花样之所以繁多,是因为冰的分子以六角形为最多,对于六角形片状冰晶来说,由于它的面上、边上和角上的曲率不同,相应地不同部位具有的饱和水汽压不同,故其凝华增长的情况也不相同。再加上冰晶不停地运动,它所处的温度和湿度条件也不断变化,这样就使得冰晶各部分增长的速度不一致,形成多种多样的雪花。据科学家研究发现,在自然界中很难找到任何两个形状完全相同的雪花,每一个雪花都拥有自己的独有图案而从不重复的。
雪的颜色
雪花是什么颜色?看起来,雪花是白的。实际上,雪是冰的晶体,冰晶是无色透明的。可是它的每一面都象一个小镜子,反射光线的能力非常强,就显示出了白颜色。由于雪中冰晶的全反射作用,雪在人的眼中一般是白色的。事实上,当雪中掺杂了其他颜色的物质(如沙尘、煤屑、藻类等)时,颜色就会发生变化。当然,这也得其他颜色物质的密度够高才能成功上色。曾在俄罗斯、保加利亚等欧洲国家出现的罕见“橘雪”,就是撒哈拉沙漠的沙尘暴移动至东欧与白雪混合形成的叠加结果。谭老师地理工作室综合整理
雪的大小和重量
雪花有多大?雪花晶体的大小,完全取决于水汽凝华、结晶时的温度状况。在非常寒冷时形成的雪晶很小,几乎看不见,只有在阳光下闪烁时,人们才能发现它们像金刚石粉末似地存在着。最大的雪花直径不超过3 mm。我们常见的鹅毛大雪,类似在降落过程中的雪片,其实是许多雪花粘结在一块形成的。
雪花有多重?雪花非常轻,这样微小的雪花只有在极精确的分析天平上才能称出它们重量,大约3000~10000个雪花加在一起才有一克重。有位科学家粗略统计了一下,一立方米的雪,约有60~80亿颗雪花,比地球上的总人口数还要多。
雪,是一种自然现象,也是一种过程。每一朵雪花都是一件精致的艺术品,每一次化雪永远都比下雪冷,就像结束永远比开始难过。随着全球气候变暖对地球环境的影响越加深入,人类应加强重视地球雪环境的变化,注重冰雪的可持续开发利用与保护。
雪线是高中地理教学中既是重点也是难点部分,教材中把其归类为垂直地带性。近几年高考中,不同程度的都出现了关于雪线的内容。从高考题目看,主要是考察了雪线的影响因素、分布规律等相关内容。所以,雪线在高考中并不能忽视,在实际的教学中应当强化训练,但是教材中对于这方面涉及并不多。从考生的反响来看,雪线的知识学生不容易掌握,做题的可把握性不强。
一、雪线的纬度分布规律
从全球来看,雪线的分布高度与气温和降水量密切相关。赤道地区空气多对流上升,云层较厚,降水多,大气对太阳辐射的削弱作用强;而副热带地区多下沉气流,晴天多,降水少,热量充足,积雪较易融化。因此,全球雪线最高的地区不在赤道,而是在副热带地区。处在此范围的南纬20°~25°间的安第斯山雪线最高,主要在智利北部和玻利维亚西南部,一般高5500~6000米,最高可达6400米,成为世界上雪线最高的地方。在纬度40°的地方,根据气候的干燥程度,雪线高度在海拔2500~5000米之间。到极地附近,雪线可降至地表。此外,由于10°N的降水量比10°S多,因此10°S的雪线比10°N也要高一些。总之,雪线高度的纬度分布规律是由副热带地区向两侧高低纬度递减。
二、影响雪线分布高度的因素
地球上各地区雪线的分布高度起伏多变,主要取决于气候与地貌因素的综合作用。大气环境改变等因素也会对其产生影响。
1、气候上的气温与降水都与之有关
①雪线的分布高度与气温成正相关,温度高时雪线也高。由于地表气温由低纬度向高纬度递减,使雪线分布高度的总趋势也由低纬度向高纬度递减。例如,雪线高度在热带非洲为4500~5200米,到阿尔卑斯山降至2400~3200米,北极圈内在200米以下。
②降水量与雪线高度关系:降水量越大,雪线越低;降水量越小,雪线越高。因为,在降雪量很少的条件下,要达到降雪量与消融量的平衡,必须有较低的年平均温度(即雪线位置必然较高),以使消融量和蒸发量减到很少;而降雪量很大的情况下,必须有较高的年平均温度(即雪线必然较低)方能融化大量的积雪,以保持降雪量与消融量的平衡。例如,我国的天山——祁连山一线,水汽来源主要受西风带控制,所以由天山西段向东降水量递减,雪线升高,到天山东段雪线达5000米以上,再向东到祁连山东段,由于来自太平洋的水汽增多,雪线反而降低。
2、地貌因素对雪线高度的影响,主要表现在山势和坡向上
①从山势上看,陡峻的山地,积雪易下滑,不利于保存,雪线偏高;坡度较小的山地,有利于积雪沉积,雪线偏低。
②在海拔高度相同的山坡两侧,向阳坡接受的太阳辐射量较多,气温偏高,雪融化较快,雪线位置较高;背阳坡接受的太阳辐射量较少,气温偏低,雪线位置也较低。
③对于北半球而言,南坡、西坡日照多,冰雪消融量大,雪线偏高,而北坡和东坡的雪线位置较低。例如,我国天山南坡雪线高度为3900~4200米,而北坡雪线高度为3500~3900米。
3、具体到某一山区,主要看气候与地貌两方面对其影响的强弱
①喜马拉雅山南坡既是向阳坡,又是迎风坡,但水分条件的影响超过了热量条件的影响,因此,降水量丰富的喜马拉雅山南坡比干燥少雨的北坡雪线高度要低。谭老师地理工作室综合整理其南坡面向印度洋,夏季西南季风带来丰沛的降水,年降水量在2000~3000毫米以上,在同等气温(低于0℃)情况下,南坡空气易达到过饱和,形成降雪,形成海洋性冰川,雪线高度在4500米左右;北坡位于西南季风的背风坡,受喜马拉雅山的阻挡,印度洋的水汽难以到达,年降水量一般只有600~800毫米,空气要达到过饱和,必须海拔升高,气温继续降低,才可能形成降雪,形成大陆性冰川,雪线高度大多在6000米左右,个别地区达6200米。
②青藏高原境内雪线海拔高低相差很大,大体上有从边缘向内部、自东南向西北增高的趋势。青藏高原东南边缘雪线高度为4500~5000米,至高原内部,中喜马拉雅山北翼、冈底斯山等雪线高度为5800~6000米,珠峰北侧东绒布冰川及羌塘高原西部昂龙岗日雪线高度达6200米,是北半球分布最高的雪线。
③阿尔卑斯山北坡为背阳坡,蒸发弱;北坡又是迎风坡,大西洋水汽在此产生了大量的降水。因此,阿尔卑斯山北坡雪线较低,南坡雪线较高。
④天山南坡为向阳坡,气温比北坡高,且南坡降水量比北坡少,故天山南坡雪线比北坡高。
4、雪线的升降变化还受大气环境改变的制约
如全球变暖、臭氧层的破坏、沙尘暴等因素均可对雪线高度产生影响。
雪线是指地球陆地上年降雪量等于消融量的某一海拔高度,即永久积雪下限的海拔。在雪线以上,气温低于0℃,全年冰雪的积累量大于消融量,形成了常年积雪区;在雪线以下,气温高于0℃,全年冰雪的积累量小于消融量,不能积累常年积雪,只能是季节性积雪区;在雪线附近,年降雪量等于年消融量,达到动态平衡。一个地方的雪线位置不是固定不变的。只有夏季雪线位置比较稳定,每年都回复到比较固定的高度,由于这个缘故,雪线高度都是在夏季最热月进行测定的。
知识点
(1)雪线的高低
雪线,指的是在高纬度、高山地区,永久性积雪最下限的海拔高度。影响雪线高低的因素有3个:气温、降水、地形。
①温度。温度越低,越容易积雪结冰,因此积雪在山坡上的分布越低,即雪线越低。②降水。雪的来源是降水。降水越多,积雪越多,雪线越低。③地形。地形平坦的地区,积雪容易堆积和保留,因此雪线较低。地形陡峭的地区,降水/积雪都容易滑落,因此雪线较高。
例如下图,由赤道(0°)向南北极(80°),温度逐渐降低,因此雪线也逐渐降低。同时,还可以发现,每个山坡朝向赤道的以面,雪线更高(向阳坡>背阳坡),这是因为向阳坡的温度更高,积雪更易融化。
图1 从赤道向两极的雪线分布图
(2)亚洲气候分布图
亚洲分布着10种气候,如下图所示。其中分布范围最广的是温带大陆性气候(夏季炎热少雨,冬季寒冷干燥),我国分布范围最广的是高原山地气候、亚热带季风气候、温带季风气候、温带大陆性气候。
图2 亚洲气候分布图
俄罗斯疆域辽阔,可以分为四个部分:东欧平原、西西伯利亚平原、中西伯利亚高原、东西伯利亚山地。其中后三个部分共同组成了西伯利亚,以乌拉尔山脉与东欧平原分界。
图3 俄罗斯的自然地域划分
(3)耕地-林地的转化
耕地-林地间的相互转化,正如亚马逊流域的迁移农业。①在平坦的地区,毁林开荒;②连续耕作1~3年,收获粮食;③耗尽土壤肥力,土地遭到弃耕;④自然情况下,需要15~30年,森林才可以再生。
图4 迁移农业
例题
图5 例题
答案:A、D、C
精讲精析:(1)分析积雪减少的影响因素。影响积雪的因素主要有两个:降水+温度。在降水方面,西伯利亚地处亚欧大陆的内部,属于温带大陆性气候,夏季高温少雨,冬季寒冷干燥,终年降水稀少,对积雪的影响较小。在气温方面,由于全球变暖,温度升高,融化了较低海拔的积雪,使得越年积雪越来越少。
(2)分析湿地增加的影响因素。湿地的增加,主要有3个因素:降水增加(地下水水位上升)、气温升高(积雪融水、冻土层融化)、人为因素。西伯利亚当地的降水较少,且当地的自然生态保护良好,退耕还湿的生态保护措施的必要性较小。因此,应该为全球变暖,导致当地温度的升高,融化了土壤中的冻土层,使得土壤保持湿润,在低洼处慢慢发展成为湿地。
(3)分析耕地的转化方向。耕地转化为林地,自然情况下,需要较长的时间。耕地如果要转化为湿地,则需要更加充足的水分,且需要在地势较为低洼的地区。耕地转化为寒漠,需要较为寒冷的环境,这与全球变暖相背而行。因此,当地的耕地在温度升高、冻土层融化的推动下,部分耕地水分含量太大,不再适宜耕种,转化为了草地。
总结
(1)迎风坡、向阳坡对雪线的影响
同一座山坡,一般可以分为阳坡、阴坡、迎风坡、背风坡。其中阳坡的温度更高,迎风坡的降水更多。
一般来说,温度越高、降水越少,则山地的雪线越高。因此向阳坡(阳坡)、背风坡的雪线高于背阳坡(阴坡)、迎风坡。
图6 迎风坡/向阳坡的雪线高低
(2)青藏高原,为什么很难修建铁路
因为青藏高原海拔较高,分布着永久性冻土层和季节冻土层。季节性冻土层在夏季融化,在冬季结冰。
根据热胀冷缩的原理,如果修建铁路,则夏季冻土层融化,铁轨会下沉(融沉);冬季冻土层重新结冰,铁轨被迫抬升(冻胀)。每年的一升一降,严重威胁着铁路的安全。
在建设铁路时,应该防止季节性冻土层的融化、冻结,维持冻土层的稳定。因此,在修建青藏铁路时,在季节性冻土层区域的铁路路基两侧,埋设高效导热的热棒,及时将冻土层内的高温传导出来,防止冻土层融化。
图7 铁路两侧的热棒
习题引入:
积雪是指覆盖在陆地和海冰表面的雪层,对气候变化具有高度敏感性和重要反馈作用,是气候系统的重要组成部分。图4为阿勒泰地区积雪观测气象站位置分布示意图。读图完成下列问题。
1、阿勒泰地区冬季积雪深度深、积雪日数长、分布面积广,对该区域地理环境的影响体现在( )
A.降低冬季风速
B.加剧冬季寒冷程度
C.河流冬季补给增加
D.降低土壤湿度
2、下列积雪观测气象站中,海拔最高的是( )
A.哈巴河站
B.布尔津站
C.福海站
D.青河站
3、多年统计数据变化趋势表明,东部清河站与富蕴站冬季积雪日数减少,但最大积雪深度增加。该现象可证明阿勒泰东部区域( )
A.气温下降显著
B.降水强度增加
C.初雪日期提前
D.洪涝灾害减少
思考时间,不许看答案
答案:BDB
解析:本题主要考查地理环境的整体性(区域认知、综合思维)
1. 本题考查积雪对地理环境的影响。
积雪使地表更加平滑(地表粗糙程度降低,摩擦力减小),不会降低风速;积雪在冬季融化数量极其有限,且阿勒泰地区冬季河流结冰,少量的积雪融水并不能补给河流;积雪覆盖减少了土壤蒸发量,且开春季节积雪大量融化导致土壤湿度增加,A、C、D选项错误。积雪对太阳辐射的反射率高,故积雪持续日数长会减少地面接收的太阳辐射,加剧冬季寒冷程度,B选项正确。
2.本题考查地形对降水的影响。
分析陌生区域时,如何认知?除了获取文字信息外,如果有地图,一定要注意图例和注记(名师点睛:一般图例和注记中必有答案)。
从图上信息可以看出:哈巴河站 、布尔津站 、福海站距离湖泊近,应该地势较低,而青河站远离湖泊,更加靠近阿尔泰山,说明青河站地势高。D选项正确。
当然还可以从纬度、地形和最大积雪深度来分析,图示阿勒泰地区降雪的水汽主要来自大西洋,受地形(阿尔泰山)阻挡,在迎风坡多地形雨(见下图)
与其他气象站相比,青河站位于最东部,到达此处的水汽最少,但其积雪深度最深,说明青河站冬季降雪量是图示气象站中最多的;青河站水汽少却降雪多,其原因只能是地势更高,对来自大西洋的水汽抬升作用更强,导致降雪更多;D选项正确。谭老师地理工作室综合整理
3. 本题考查气候变化(全球变暖)对地理环境的影响。
最大积雪深度增加,则来年春节积雪融水更多,洪涝灾害发生的概率增加;多年平均积雪日数长短反映气温高低变化:积雪日数越长,说明低气温持续的时间长;反之,说明温度上升。冬季积雪日数减少,说明冬季气温上升,相应地,初雪日期推迟;A、D、C选项错误,积雪日数减少一定程度上反映了降水次数减少,因此最大积雪深度增加的原因最可能是降水强度增加,B正确。故答案选B项。
名师点睛:降雪的形成因素及其对地理环境的影响。
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雪是什么?气象学上讲雪是降水形式的一种,是从云中降落的结晶状固体冰,常以雪花的形式存在。
最近几年,雪在高考中的考查频率越来越高,雪是降水的一种形式,而降水是气候非常重要的一个要素,所以区域降雪丰富程度受到各种地理要素的影响,如“大湖效应”的形成。
一个地区如果降雪丰富,气温较低,坡度和风力较小雪能够不断累积,形成厚厚的积雪,对自然环境产生较大的影响,比如“瑞雪兆丰年”——春季积雪融化缓解华北地区春季旱情,融雪里含有丰富的矿物质有利于植物生长。
同时,积雪还有保温作用,积雪好像一条奇妙的地毯,铺盖在大地上,使地面温度不致因冬季的严寒而降得太低。
除了保温,积雪还能给人类带来欢乐,如滑雪场地,堆雪人,冰雕等,这是自然界给予我们的馈赠,当然下雪对人类生产生活也带来诸多不利的影响,农作物的冻害,堵塞道路等等。
雪灾的防御
1
农业生产雪灾防御
1.及早采取有效防冻措施,抵御低温对越冬作物的侵袭,特别是要防止持续低温对作物的危害。
2.加强对大棚蔬菜和在地越冬蔬菜的管理,防止连阴雨雪、低温天气的危害,应及时清除大棚上的积雪。
3.趁雨雪间隙及时做好降湿排涝,以防连阴雨雪天气造成田间长期积水,影响作物根系生长发育。
2
牧区畜牧业雪灾防御
1.建立草料库。在入冬前要备足草料,在条件好的地区,可以扩大草场面积和建立人工饲料基地,种植饲料作物和优良牧草,为草料库提供充足的草料, 以解决雪灾期间的饲料问题。
2.加强棚圈建设。暴风雪即将来临时应对牧区温室、大棚、畜舍等设施进行加固,防止被积雪压垮。在雪灾发生后实行牲畜圈养,避免受到风雪的直接危害。若在放牧转场中,则要利用避风向阳、干燥的地形,垒筑防风墙、防雪墙,尽可能做到避寒防冻,以减轻暴风雪的危害。
3
城市雪灾防御
及时撒播路面融雪剂。降雪后,高速公路和城市市区应及时清除路面积雪。在出现强烈的暴风雪时,应尽量避免出行或停车避让,交通部门必要时要关闭公路、铁路和航运交通,防止发生交通事故。
4
个人防御
1.防滑:出行尽量选择穿着防滑的鞋子,防止意外滑倒;步行尽量踩在厚厚的积雪上,注意避开浮冰和积水,走路尽量抬起脚,实在地踩下去,以减少鞋底和地面的摩擦力,降低摔倒的可能性。
2.防摔:建议平常骑电动车和自行车的人,尽量选择步行或公共交通出行。
3.防砸:降雪较大时,行人应该尽量远离树木、广告牌、临时建筑物、电线杆等,谨防因坍塌被砸伤。
4.防磕:由于雪的覆盖,道路上许多“陷阱”会被遮住,因此,应千万小心,注意低洼、井盖、建筑材料上的钉子等。
地理拓展:雪崩避险
1、发生雪崩时,不要向下跑。向旁边跑比较安全,也可跑到较高处或坚固岩石的背后,以防被雪埋住。
2、如果被雪崩赶上而无法逃脱时,要抓住山坡旁边任何稳固的东西,如大树和大石,闭口屏息,以免冰雪进入喉咙和肺部。即便一时受困,但冰雪泻完之后就可脱险。
3、若被冲下山坡,要尽量爬上雪堆表面。同时以仰泳、俯泳或狗爬式逆流而上,逃向雪流的边缘。
4、若被雪埋,要尽快弄清自己的体位。判断体位的方法是让口水自流。流不出的为仰位,向左或向右流的是侧位,流向鼻子的是倒位。发觉雪流速度慢时,要努力破雪而出,因为雪一停,数分钟内就会结成硬块。
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