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气象万千之中国霜事

媒体:中国科学报  作者:林之光
专业号:柘珉1 2015/11/19 9:04:41

1953年4月11日~13日,由于北方冬小麦刚刚拔节(不耐零度低温),但又遇强冷空气南下,华北大部分地区最低气温降到零下1℃~零下3℃,局部零下3℃~零下5℃,出现大范围严重霜冻,仅冬小麦一种作物就减产50亿斤,严重干扰了当时全国粮食计划供应。1953年8月1日,毛主席和周总理签署命令,把原隶属于总参谋部的军委气象局转为国务院建制,成立中央气象局。转建命令中指出,在国家开始实行大规模经济建设计划时期,气象工作既要为国防建设服务,同时又要为经济建设服务。

这次霜冻的农业损失之重,影响之大,可能要算我国第一大霜事了。

我国重要霜事之二:我国霜冻区南界纬度是世界霜冻区纬度最低的地方。这是因为霜冻发生在冬季,而冬季中由于北半球寒极西伯利亚冷空气频频南下,使我国成为了世界同纬度上最为寒冷的国家。我们可以以我国历史上出现过的最低气温0℃的纬度作为指标(极端最低气温高于0℃的地方,基本上不会出现霜冻),与同纬度进行比较得到证明。

我国大陆上大体闽南、两广的滨海地区和云南最南部河谷地区,即大约北纬22~23度左右以南,才不会出现极端最低气温低于0℃的情况。但南亚印度、巴基斯坦此界已北移到27~28度;中东地区更是北移到了北纬30度(例如北纬29度21分的科威特0.5℃),再向西到地中海和北非地区则甚至北移到了北纬35~36度,例如拉巴特(34度03分),阿尔及尔(36度46分),直布罗陀海峡的直布罗陀(36度06分)以及马耳他(35度54分)等等,那里历史上极端最低气温都在零度以上。比我国要偏北近1500公里!从我国大陆向东,日本琉球群岛最低0℃线大约在北纬30度,因为名濑(北纬28度23分)的极端最低气温还高至3.1℃。

重大霜事之三:我国霜区地理分布中有件世界仅有的奇事,就是当西伯利亚冷空气汹涌南下,甚至把霜冻区南界向南推进到南海之滨的时候,但大陆上的四川盆地(有时盆地南部)却仍然保持无霜。我称之为“四川盆地孤立无霜区”。原来这是因为四川盆地周围的山脉阻挡(有时是阻滞)了南下的冷空气,所以盆地中冬季要比同纬度长江流域温暖得多,霜雪也少得多。这也就是我国历史上暖期中唐代杨贵妃所吃荔枝(南亚热带水果)能取自四川盆地的原因(冷期汉代就只能远取自岭南)。日本地理学家新井正教授看到我的文章后,乘来华之便专门来局找我确认,并称之为世界奇迹。

我国第四件霜事,来说说我国许多地区零下却无霜的故事。

第一种情况主要发生在西北干旱地区,可以举出青海格尔木(海拔2800米)与东部河南安阳相比。格尔木虽然因海拔高,比安阳冷了许多,但白霜日数却只有13.7天,反比安阳92.4天少了许多。这是由于格尔木由于大气过于干燥。因为根据我的研究,凡早上7时空气相对湿度低于40%(或月平均相对湿度低于25%~30%的地区),气温再低,一般也是不会出现白霜的,因为“巧妇难为无米之炊”。再以1953年4月13日北方这场霜冻为例。北京4月13日最低气温虽还在零上0.4℃,但地面上已出现了白霜。而西侧不远的张家口,虽然因海拔高(724米)而最低气温低至零下7.5℃,但因7时相对湿度低至38%,即因水气过少,便反而没有生成白霜。

第二种情况发生在多大风的地区。可以海拔2670米的长白山天池和它山麓的长白(海拔711米)相比为例。长白年平均有霜174.1天,而天池反只有7.9天。而两地冬季平均相对湿度基本相同。其原因主要是长白山顶风极大,年平均大风日数178.0天,而山麓则很少(34.8天)。因为大风情况下白霜难结,就是结了也很易风吹消失。

第三种情况发生在冬季多雨的西南地区。即使气温已低于零度,也常常不出现霜。例如贵州毕节年平均白霜17.8天,但因有降水而“零下却无霜”的日子倒有19.3天。因为叶面有水情况下,白霜是易溶掉而不易结上的。

第五件霜事,是霜的“千秋功罪”问题。

大家知道,霜冻是我国大范围主要气象灾害之一,可是,古人多不知,这种霜冻灾害的发生原因却并非是由水气凝结成的白色晶体——白霜本身所造成,因而使白霜蒙受了千古奇冤呢?这种气温虽降到零下,但因空气低湿而并未出现白霜,而作物却同样受到冻害的情况。农民形象地称之为“黑霜”。

原来,造成霜冻灾害的罪魁祸首乃是与白霜同时发生的零下低温,最终使农作物细胞结冰死亡的结果。而且,实际上,当大气中水气凝华成霜时,不仅不会吸收热量降低气温,反而因会释放出大量的凝结潜热(1克水汽凝华为霜时放出的凝结潜热为2794焦耳热量)而减缓气温下降。而且,据实验,复霜的叶子其耐一定零下低温的能力,也反而比不戴霜的叶子强。瞧,贡献反成罪状,岂非更使它“冤上加冤”?

当然,在我国几千年的历史上,白霜也不是净背黑锅,而是同样也有因这类张冠李戴而冒受“荣誉”的情况。最典型的是秋天的美景红叶。

古人们认为秋天的红叶是由于“霜打”而形成的。例如,明戴缙的“黄芦千里月,红叶万山霜”;清颜光敏的“秋色何时来,万里霜林丹”;还有“清霜醉枫叶”“西山红叶好,霜重色愈浓”等,当然其中最著名的可能还要算杜牧的“霜叶红于二月花”。

实际上,树叶的变红也与白霜本身无关,而是低温使根部吸水并使进入叶子中的水分减少,因而使叶绿素生成少而破坏多,花青素(主要是红色)显现的结果。因为叶子变红实际上常常在气温降到0℃以前就出现了。今年(2015)也是如此,海拔489米的延庆气温尚未低于零度,据报道,海拔低许多的香山2万株黄栌40%的叶子早已经红了。

总之,霜以作物冻害而蒙受“千古奇冤”,又以红叶等佳景而坐享“百世流芳”。在气象学中的其他气象要素和天气现象,大概再没有像它那样兼有如此大“功”、大“罪”于一身的戏剧故事了。

《中国科学报》 (2015-11-13 第11版 作品)

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