大寒聊聊“霰”和“火山冬天”

張華俊

今天大寒，大寒至，春將歸。昨天下午（1月19日），云南部分地區出現強對流天氣，伴隨著罕見的短時雷雨和霰（xian），大部分民眾認為是冰雹，最近已有兩天出現短時大雨加霰，可謂天氣異常。1月14、15日，湯加洪阿哈阿帕伊島附近海底火山發生大噴發，本次火山噴發引發7.4級地震及周邊海域海嘯，湯加島國一度與外界失去聯系，成為全球關注的新聞事件。兩個事件的發生，地質學家、氣象學家、經濟學家向我們普及了兩個比較陌生的概念：霰，火山冬天。今天我就跟大家一起聊聊。 霰與冰雹 1月16日紅塔區馬井 霰，在高空中的水蒸氣遇到冷空氣凝華成的小冰粒，多在下雪前或下雪時出現，霰又稱雪丸或軟雹，由白色不透明的近似球狀（有時呈圓錐形）的、有雪狀結構的冰相粒子組成的固態降水，直徑2-5mm，著硬地常反跳，松脆易碎。 冰雹（Hail）也叫“雹”，俗稱雹子，“霸子”，有的地區叫“冷子”（如甘肅等地），是一種天氣現象，夏季或春夏之交最為常見。它是一些小如綠豆、黃豆，大似栗子、雞蛋的冰粒。 當地表的水被太陽曝曬汽化，然后上升到了空中，許許多多的水蒸氣在一起，凝聚成云，此時相對濕度為100%，當遇到冷空氣則液化，與空氣中的塵埃為凝結，形成雨滴（熱帶雨）或冰晶（中緯度雨），越來越大，當氣溫降到一定程度時，空氣的水汽過飽和，于是就下雨了，要是遇到冷空氣而沒有凝結核，水蒸氣就凝華成冰或雪，就是下雪了，如果溫度急劇下降，就會結成較大的冰團，也就是冰雹。 1月19日通海秀山后山 冰雹的預測感冷熱：如果下雹季節的早晨涼，濕度大，中午太陽輻射強烈，造成空氣對流旺盛，則易發展成積雨云而形成冰雹。故有“早晨涼颼颼，午后打破頭”、“早晨露水重，后晌冰雹猛”的說法。 辨風向：下雹前常常出現大風而風向變化則烈。農諺有“惡云見風長，冰雹隨風落”、“風擰云轉、雹子片”等說法。另外如果連續刮南風以后，風向轉為西北或北風，風力加大時，則冰雹往往伴隨而來因此有“不刮東風不下雨，不刮南風不降雹”之說。 觀云態：各地有很多諺語是從云的顏色來說明下冰雹前兆的，例如“不怕云里黑烏烏，就怕云里黑夾紅，最怕紅黃云下長白蟲”，“黑云尾、，冰雹打死羊和牛”，因為冰雹的顏色，先足頂白底黑，然后中部現紅，形成白、黑、紅亂絞的云絲，云邊呈上黃色。 從云狀為冰雹前兆的說法還有“午后黑云滾成團，風雨冰雹齊來”，“天黃悶熱烏云翻，天河水吼防冰雹”等，說明當時空氣對流極為旺盛，云塊發展迅猛，好象濃煙股股地直往上沖，云層上下前后翻滾，這種云極易降冰雹。 聽雷聲：雷聲沉悶。連綿不斷，群眾稱這種雷為“拉磨雷”。所以有“響雷沒有事，悶雷下蛋子”的說法。這是因為冰雹云中橫閃比豎閃頻數高，范圍廣，閃電的各部分發出的雷聲和回聲，混雜在起，聽起來有連續不斷感覺。 <div>識閃電：一般冰雹云中的閃電大多是云塊與云塊之間的閃電，即“橫閃”，說明云中形成冰雹的過程進行得很厲害。故有“豎閃冒得來，橫閃防雹災”的說法。 看物象：各地看物象測冰雹的經驗很多，如貴州有“鴻雁飛得低，冰雹來得急”、“柳葉翻，下雹天”山西有“牛羊中午不臥梁，下午冰雹要提防”、“草心出白珠，下降雹穩”等諺語。要注意以上經驗一般不要只據某一條就作定斷，而需綜合分析運用。 </div> 霰和冰雹的區別兩者的區別主要在于：（1）霰比較松散，而冰雹很硬。（2）冰雹常出現在春夏季，霰常出現在氣溫較低的秋冬，有時還會與雪同時降落。（3）冰雹顆粒較大，直徑在5毫米到5厘米不等，更大的可達10厘米。霰的顆粒小得多，直徑在2毫米至5毫米之間。（4）冰雹是半透明的，霰一般是不透明的。 1月19日下午我家窗口霰雪堆。 火山冬天火山大噴發會把大量的火山灰和二氧化硫等物質送入大氣平流層，它們在較短的時間(一兩個月)內即會形成硫酸氣溶膠，這些氣溶膠會隨著平流層的環流被輸送到全球各地，同時由于平流層環流穩定，所以這些氣溶膠會在平流層內持續存在很長時間(一年以上)，它們通過阻擋太陽輻射引起近地面溫度的下降，這種現象被稱為“火山冬天”。高強度的火山噴發會導致嚴重的“火山冬天”，會對人類文明的進程造成異常嚴重的威脅。根據火山的噴發量不同一般將火山噴發分為1至8級，級數越高說明噴發強度越高，每升高1級噴發量增加10倍。根據過往的經驗，5級火山噴發對地球氣候一般不會帶來明顯的影響，達到6級甚至以上就會對地球氣候帶來比較明顯的影響。 “火山冬天”的典型案例是指數為7的發生在1815年的印尼坦博拉火山大爆發，這也是有明確記載以來最強大的火山噴發，噴發高度居然高達45公里！幾乎觸及了大氣平流層的上沿。坦博拉位于熱帶的印尼松巴哇島上，爆發之前的坦博拉山峰是這片云霧繚繞的山地中的最高峰。這座火山蟄伏已久，被認為是神祇的居所。噴發之前的山坡上星星點點地分布著村莊，附近的農民種植稻米、咖啡和胡椒。1815年4月5日，火焰從頂峰冒出，大地開始顫抖，持續了長達數個小時，但之后火山又重新陷入寂靜，這實際是給當地的人們發出了預警，五天后火山開始劇烈噴發。坦博拉火山噴發從1815年4月一直持續到7月，在長達三個多月的噴發期內，它總共向天空噴出了大約1.4億噸的熔巖、火山灰和其它物質，隨著上億噸的物質被射向天空，坦博拉原來4100米的山體高度在噴發之后只剩下2850米！整個山峰被削掉了1300多米！火山爆發時的巨響轟天震地。坦博拉火山大噴發直接導致印尼無數人失去了家園，數萬人喪失了生命。火山噴發之后滯留在大氣平流層中的氣溶膠遮蔽了陽光，形成了持續三年的“火山冬天”，導致全球的平均溫度下降了1度以上，而1816年歐洲的溫度更比常年低3度以上，因此，1816年史稱是“無夏之年”，這給世界各地帶去了極端的氣候事件。1816年6月，一場暴風雪居然侵襲了紐約北部；7月和8月，新英格蘭的農場受到霜災的致命破壞；7月和8月，賓夕法尼亞州西北地區湖里和河里依然還有冰塊。在紐約郊區一個叫做Nicholas Bennet的人記載到，那年5月份，山上還光禿禿的和冬天一樣，每天溫度還會降到冰點以下；6月9日的地面還是凍結狀態；6月12日，教徒們不得不重新種植被霜凍的植物，8月23日，霜凍再次回歸。歐洲更糟，寒冷使得1816年的作物收成基本無望，從英國、愛爾蘭、威爾士到德國，四處都是受災的難民和乞丐，食品價格飆漲。1815年一蒲式耳燕麥價格折合現價美元約為1.55美元，到1816年則飆升到12.85美元。示威、騷亂、縱火和打劫猖獗，讓當年成為19世紀的歐洲最差的荒年。英格蘭人直接稱1816年是“凍死人年”，而德國人說1817年是“乞丐之年”，由此可見當時歐洲的慘狀。亞洲當然也不能幸免。吉倫?達爾西?伍德在他的著作《坦博拉：改變世界的火山爆發》中追溯了那段災難的歷史，他在書中說到中國南部云南省布滿山脈和雨林，有老虎和大象出沒，但1816年的夏季卻遭到了冬天般的嚴寒，在7月這個省份“史無前例地下了雪”，稻米種植很快遭到破壞，此后的饑荒延續數年。因1815年坦博拉火山噴發導致的這場全球性災難，讓世界很多國家和地區都遭到一波接一波的饑荒、疾病和社會動蕩，大量的人口死于非命。達到八級的火山噴發一般被稱為是超級火山噴發，距今最近的超級火山噴發發生在大約7.5萬年以前。當時印尼蘇門答臘島的托巴(Toba)超級火山發生了大爆發，這次火山爆發的指數達到了8，科學家估計Toba火山爆發后形成了全球長達6-10年的“火山冬天”，期間全球平均溫度降低超過5度，中高緯度降溫則超過10度，火山專家美國羅格斯大學新伯朗士威分校Alan Robock教授的數值模擬研究表明，最大的全球降溫可能達到了15度。經過本次火山噴發的摧殘之后，當時地球上的人類數量可能降低到了有史以來的最低值——1萬至3萬，人類演化的進程差點被推到了滅絕的邊緣。板塊運動與地震火山活動 板塊運動學說把全球大致劃分為六大板塊和一些小板塊，分別是亞歐板塊、美洲板塊、太平洋板塊、印度洋板塊、南極洲板塊和非洲板塊。太平洋板塊幾乎以海洋為主，阿拉伯半島、印度半島、澳大利亞都位于印度洋板塊。板塊邊緣多地震、火山活動，板塊邊緣往往是山脈分布帶和火山、地震帶；板塊內部較穩定。板塊處在不斷的運動變化中。板塊運動及其影響：各大板塊是不斷運動的，板塊運動主要有兩種方式：→←碰撞擠壓 ←→張裂拉伸。板塊張裂形成裂谷或海洋，如東非大裂谷和大西洋；大洋板塊與大陸板塊相互碰撞會形成深海溝、島弧鏈、海岸山脈；板塊相互碰撞形成巨大的山脈。喜馬拉雅山會長高是由于印度洋板塊和亞歐板塊碰撞擠壓，紅海面積會擴大是因為非洲板塊和印度洋板塊在張裂拉伸，地中海面積會縮小是因為亞歐板塊和非洲板塊在碰撞擠壓。世界上主要的火山地震帶：環太平洋火山地震帶，地中海——喜馬拉雅火山地震帶均分布在板塊與板塊的交界處。湯加所處的位置正是太平洋板塊與印度洋板塊的交界處，兩大板塊之間相互碰撞擠壓，太平洋板塊向下俯沖進印度洋板塊導致火山活動頻繁，也是世界上主要的火山、地震活動分布區。 敬畏自然，熱愛自然！

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