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雪尘暴的形成机制:强风如何卷起地表积雪形成水平飘移的白色云雾

我们来详细解释一下雪尘暴(也称为吹雪风暴或雪暴)的形成机制,特别是强风如何卷起地表积雪形成那种水平飘移的白色云雾状现象。

核心要素:强风 + 松散积雪

雪尘暴的形成依赖于两个最根本的条件:

强风: 这是主要的驱动力。风速必须足够大,能够克服积雪颗粒之间的内聚力、颗粒与地面的摩擦力以及重力,才能将雪粒从地表剥离并携带它们移动。 松散、干燥的积雪: 地表需要有足够量的、相对松散且未完全冻结或粘结的积雪。新降的、粉状的、未被压实或融化的雪是最容易被吹起的。如果积雪被压实、结冰或湿润,则很难被风吹起。

形成机制详解:

风的剪切力:

  • 当强风(通常需要达到或超过某个临界风速,例如 15-25 公里/小时或更高,具体取决于雪的密度和状况)吹过积雪表面时,风与地面之间存在速度梯度(风速在贴近地面处较低,向上逐渐增大)。
  • 这种速度差在雪面附近产生强大的剪切力。这种力作用在积雪颗粒上。

雪粒的启动:

  • 风的剪切力首先作用于最上层松散、细小的雪粒。
  • 当剪切力超过雪粒的重力、雪粒之间的内聚力以及雪粒与下层雪或地面的摩擦力时,雪粒就会被“撬动”,开始沿着地表滚动滑动(称为蠕移)。

跃移与悬浮:

  • 跃移: 一旦雪粒开始移动,风就能更有效地“抓住”它们。雪粒会被风加速,短暂地离开地面,以低抛物线轨迹跳跃前进(类似于沙尘暴中的沙粒)。在跳跃过程中,雪粒可能会撞击地面,溅起更多雪粒,或者与其他雪粒碰撞,使更多的雪粒加入运动。
  • 悬移: 更小、更轻的雪粒(尤其是粉状雪)在被风吹起后,如果湍流涡旋提供的向上气流分力足以克服其重力,这些雪粒就会长时间悬浮在空气中,被风水平搬运到较远的距离。它们不再接触地面,完全由气流携带。这就是形成那种弥漫的、云雾状白色景象的主要原因。

形成“白色云雾”现象:

  • 水平飘移: 主导风的方向决定了雪粒被搬运的方向。大量的悬浮雪粒被强风裹挟着,在近地面(通常几米到几十米高,远低于普通云层)形成一片水平移动的、密度很高的雪尘云。
  • 云雾状外观: 无数细小的雪粒悬浮在空气中,密集地反射和散射光线,使得空气变得浑浊不透明,视觉上呈现出类似低矮云雾的效果。其颜色自然是白色的,因为雪粒是白色的。
  • 低能见度: 这种高浓度的悬浮雪粒会显著降低水平能见度,有时能见度会降至几米甚至零,造成类似浓雾或沙尘暴的危险状况。

关键点区分:

  • 雪尘暴 vs. 暴风雪: 雪尘暴主要是由地表积雪被风吹起造成的,不一定伴随新的降雪。而暴风雪通常指强降雪伴随强风,两者共同作用导致恶劣天气。雪尘暴可以发生在没有新降雪的时候,只要地表有可被吹起的积雪即可。
  • “云雾”的本质: 雪尘暴形成的“白色云雾”并非真正的云(由水汽凝结形成的悬浮水滴或冰晶),而是由固体雪粒组成的悬浮颗粒物。

影响因素:

  • 风速: 风速越大,能吹起的雪量越多,雪粒跃移和悬浮的高度及距离也越远。
  • 雪的特性: 干燥、粉状的新雪最易被吹起。压实、潮湿、结块的雪则难以扬起。
  • 地形: 平坦、开阔、无障碍物的地形(如极地冰盖、高原、大草原、冻原、开阔的农田)最容易发生雪尘暴,因为风可以畅通无阻地加速并卷起积雪。下风方向的障碍物(如山丘、树林)可能会造成雪粒堆积。
  • 天气系统: 通常由强冷锋过境、强烈的低压系统(如气旋)、或持续的地形风(如极地东风)等带来强风。

总结来说:

雪尘暴是强风作用于地表松散干燥积雪的结果。风提供的剪切力启动雪粒移动,通过跃移和悬移(尤其是悬移)机制,将大量细小雪粒卷扬至空中。这些被强风水平搬运的密集悬浮雪粒,在近地面形成了能见度极低、外观如同白色云雾般移动的现象。其核心在于风的搬运作用,而非来自空中的降雪。