伴随隆冬时节的到来,大自然为我们准备了一场冬季的视觉体验。除了皑皑白雪,嵌在湖里的冰泡、千姿百态的海冰凌、科幻感十足的寒夜光柱、神话里的“多个太阳”、梦幻朦胧的海浩以及大气磅礴的流凌……这些可遇不可求的冬日限定奇观,你见过几个?本期科普看台,让我们一同探寻那些冬季奇观背后的“奥秘”。
专家顾问:中国气象局公共气象服务中心气象服务首席专家 朱定真
海浩:一场“速冻”模式下的误会
沿海地区,随着超强寒潮的来临,海面常常发生云雾升腾的奇妙景观,远远看去如同沸腾一般,宛若仙境……近年来,“海浩”现象通过社交媒体被群众熟知。
“海浩”到底是什么?从气象科学上来讲,这一现象其实就是海雾。当冷空气突然来袭,由于海水特性,降温速度远低于空气,虽然空气的绝对温度已经非常低了,但海水并不会立即冰冻,此时,从海水表面蒸发的水蒸气会快速地凝结成雾状水滴或者小冰晶,随着气流的上升,形成海雾。这一现象一般发生在冬季东部沿海地区,且并不罕见。
既然不罕见,“海浩”一词为何突然刷屏网络?中国海洋大学的一个研究团队追根溯源,发现“海浩”是一场由方言引起的误会。2015年11月,辽宁大连的媒体曾刊发《獐子岛海域出现“海浩”奇观》,这是国内首次使用“海浩”一词。实际上,“海浩”一词是大连獐子岛一带的方言,表音不表意,但由于这一词汇触及公众知识盲区,故而流传广泛。专家称,严谨而言,还是应该称“海浩”为“海雾”。(张艺博)
强冷空气影响青岛,剧烈的降温让青岛近海海面出现云雾升腾的海浩奇观,仿佛大海突然“开了锅”。杨蕾 摄影
流凌:黄河巨龙长“鳞片”
每逢秋冬和冬春过渡时节,黄河的某些“部位”便会长出银白色“鳞片”,从空中俯瞰,黄河犹如一条白色巨龙,气势磅礴、蜿蜒曲折。
黄河之上的这些“鳞片”,到底是什么?
这些“鳞片”是顺着河水不断流动的冰,气象上称之为“流凌”,是黄河上一种独特的自然现象,多发生与黄河上游的宁夏、内蒙古河段和下游河段以及黑龙江支流。由于黄河干流独特的“几”字形河道,使它所跨纬度的幅度较大,南北河段气温差异明显,从而造成河水封冻和解冻的时间先后错开,导致流凌的产生。每当气温骤降时,黄河的水面开始结冰,在冰层逐渐增厚的过程中,由于水流作用,冰块会破裂并随河水流动,形成壮观的流凌景象;反之,随着气温回升,坚固的冰层逐渐融化、破裂,在水流的推动下,也会出现流凌景象。这就是流凌多出现在秋冬和冬春过渡时节的原因。
然而,美丽的“外表”下暗藏玄机。
在河流解封期,随着气温升高,流凌较厚,在河堤狭窄处冰层不断堆积,使堤坝压力过大,从而引起江河涨水的“凌汛”现象。冰借水势,水助冰威,势不可挡,甚至会聚集成冰塞或冰坝,导致漫滩或决堤,造成滩区房屋进水、农田淹没、堤防偎水、工程设施受冲击破坏等危害。(于桐 刘波)
12月16日,黄河杭锦后旗头道桥段出现流凌,流凌密度35%至45%,水势平稳。钟伟 摄影
幻日:“三日凌空”的奇幻光景
天空中同时出现多个太阳?这既不是神话中后羿射日的故事场景,也不是传闻中的“天有异象”,而是云中六角形冰晶反射、折射太阳光而形成的众多光晕现象之一。
在高寒的对流层中,卷层云存在大量的六角冰晶,冰晶下落时,偶尔会整齐地排列在空中,形成水平方向的六角形板状冰晶或竖直方向的六角形柱状冰晶。当太阳光射在整齐排列的冰晶上时,就会发生折射现象,形成环绕太阳的日晕,出现真太阳的两侧、日晕圈上,还有两个略小的“假太阳”——这便是神奇的幻日现象。
幻日一般会在早晨5时至6时、上午9时左右或者傍晚出现。持续时间短则几分钟、长不过半小时。幻日的产生需要满足非常严苛的条件:首先要有卷层云,且云层要薄,透光率要好。此外太阳与冰晶以及观察者之间的角度要正好,稍微偏一点就看不到了。
我国幻日现象常出现在高寒、高纬度地区,如黑龙江、内蒙古、新疆等地。不过在相对温暖的地区,如北京、上海、重庆等也曾出现。
有趣的是,据资料显示,除地球外,太阳系其他星球上也会出现幻日现象。火星冰晶柱由小水滴凝结或干冰构成,木星、土星、天王星和海王星冰晶柱由甲烷、氨气及其他气体结晶构成,所形成的幻日现象甚至比地球上的更为壮观,会形成四个甚至更多个幻日。
不知道神话传说中后羿射日那天,是不是出现了这种光晕现象呢?(刘蕊)
新疆和布克赛尔县出现的幻日奇观,三个“太阳”同时出现在天空。罗格东 摄影
寒夜光柱:冰晶与光线的魔法
喜爱观看星空的小伙伴们也许会发现,寒冷的冬季里,天空中容易出现一种特殊的天气现象——“寒夜光柱”。一束束光柱直冲天空时,色彩绚丽,犹如上映科幻大片。
其实,这是一种大气光学现象,用术语来讲就是“冰晕”现象。“冰晕”是由大气中的冰晶对光线折射/反射而形成,当地面上的灯光被冰晶如镜面般反射到空中,人眼看到的就是一个个向上直冲的光柱影像。寒夜光柱多发生在寒冷地区的冬日夜晚,在我国的黑龙江、内蒙古、新疆等地不时可以见到这样的景象。
寒夜光柱的产生需要较为苛刻的天气条件。首先,温度要足够低,天气越冷光柱反射越强。其次,空气湿度要大,足够多的水汽在低温条件下凝结成细小的冰晶悬浮在空气中,当这些小冰晶吸收并反射来自路灯、霓虹灯、汽车灯等灯光,会将光线折射回地面。因为大气中不同高度上均有冰晶充当镜面,所以灯光被反射到各个高度形成一束束拉长的光柱。最后,还要有足够稳定的大气层,不能有大风,风大了冰晶会被吹散,反射和折射的效果会大打折扣。
这样的“科幻片”,你喜欢吗?(张娟)
12月2日傍晚,内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区出现“寒夜灯柱”现象。李孝荣 摄影
海冰凌:被冻住的海浪
12月21日,受强冷空气影响,山东青岛西海岸新区最低气温达到零下10℃,海水与风雪经过一番“交战”,在海岸边结起根根冰凌,如钟乳石般倒挂,形态各异,绵延数里。
每年冬季,北方海滩大都会呈现出壮观的海冰凌景观,海水冰封、礁石挂冰、海浪冻结成雪花状等冰凌“杰作”让人叹为观止。
海冰凌是指海水在极寒的冬季凝结成固体结构,是大风、海浪和气温过低共同作用的结果。它通常在寒冷的气温和适宜的海洋环境下形成,海水因含盐量高,冰点低于淡水,一般情况下很难结冰,但海岸边的礁石、建筑温度极低,伴随着大风天气,潮涨潮落的海水冲到到岸边的礁石、建筑上,挂在温度极低的物体上的水,便会瞬间冷却并凝结成冰,在一波又一波的后浪推前浪的过程中,海水一次又一次地拍向岸边,瞬间凝结、层层堆砌,最终形成了奇特的海冰凌景观。
海冰凌可呈现出不同的形态和尺寸,以薄片状漂浮在海面上,或形成大块的浮冰。有时,当海浪在寒冷的天气条件下冲击岸边或其他障碍物时,海浪会被迅速冻结成独特形状的冰块。海冰凌可谓是大自然为冬季海浪镌刻出来的瑰丽“雕塑”,是大自然鬼斧神工的杰作。(刘倩)
受寒潮影响,青岛出现强烈降温和大风天气,金茂湾北侧广场,护栏上形成了一串串海冰凌。辛立世 摄影
冰泡湖:“封印”在冰层里的泡泡
冬天,当我们走在冰封的湖面上,有时会发现一种奇妙的景象,一颗顆晶莹剔透的气泡,像白色的珍珠一样镶嵌在冰层中,形成了一幅幅美丽的冰画,这就是“冰泡湖”景观,一种独属于冬天的冰雪奇景。那么,冰泡湖是位么形成的呢?这些气泡又从哪里来?
“冰泡湖”是比校少见的自然现象,需要充足的条件才能形成。首先湖泊底部要有茂盛的植被生长,这样微生物分解腐烂的植被后才能释放出甲烷等气体。甲烷不溶于水,从湖底产生后就不断涌向湖面。到了冬季,气温骤然降低时,湖泊迅速冻结,甲烷等气体产生的气泡无处可逃,被困在了冰层中,从而形成纵具魅力的冰泡湖景观。在此过程中,湖泊的冰冻速度必须要快,湖面在短时间内迅速结冰,这样才能将转瞬即逝的气泡“封印”住。
形成“冰泡湖“看上去并不难、也不复杂,但是要将几种条伴叠加,并且冰泡要大规模地出现,才能形成比较壮观的景象。形成这样的天时地利并不是一件容易的事情。世界上,只有极少数的几个湖泊,每年冬天都会产生大规模的冰泡湖景观,比校著名的有加拿大的亚伯拉罕湖、俄罗斯的贝加尔湖和我国新疆的赛里木湖。(林禹形)
内蒙古呼伦贝尔出现冰泡湖。李孝荣 摄影
(责任编辑:闫泓)