年關(guān)將近，南方的寶子們都準(zhǔn)備拎著大包小包回家過年，可一到火車站發(fā)現(xiàn)好多線路要么停運(yùn)要么晚點(diǎn)。選擇自駕回的，一查高速發(fā)現(xiàn)好多高速都封閉。這是咋回事呢？其實(shí)這都是冰雪在背后搗鬼！
談到冰雪，人們首先想到的就是“北國(guó)風(fēng)光，千里冰封，萬里雪飄”的壯闊，其次是白樂天與劉十九“晚來天欲雪，能飲一杯無”的約定、柳宗元“千山鳥飛絕，萬徑人蹤滅”的靜寂，以及“今冬麥蓋三層被，來年枕著饅頭睡、瑞雪兆豐年”的農(nóng)諺。對(duì)于人類，冰雪總給人無限的遐思與想象，成為古往今來文人墨客和普通百姓都喜歡的場(chǎng)景，吟誦不斷。但作為一種氣候和地質(zhì)現(xiàn)象，冰雪在在給人帶來歡樂祥和的同時(shí)，其強(qiáng)大的地質(zhì)破壞作用同樣不可小覷。這一點(diǎn)，不僅我們現(xiàn)代人發(fā)現(xiàn)了，古人也同樣了感同身受，并把它記錄在詩歌中！
凍融災(zāi)害
日暖泥融雪半銷（唐·杜牧）。這句詩的背景是，公元839年初春，安徽宣城郊外，太陽溫暖和煦，一年的積雪慢慢消融，遠(yuǎn)行的道路上布滿了泥濘。春風(fēng)料峭，冰雪凍融時(shí)節(jié)恰是別離之時(shí)，泥濘的融雪也隱約襯托和預(yù)示了詩人對(duì)朋友和自己前途的擔(dān)憂。作為一種典型的物理風(fēng)化過程，凍融作用伴隨著冰雪的形成、消融與蒸發(fā)的全過程。冬季隨著冰雪的形成，地表巖石地層急速降溫，在天氣轉(zhuǎn)暖時(shí)又快速融化，部分雪水在融化后侵入巖石或巖體裂縫，在晚上或降溫時(shí)又轉(zhuǎn)化為冰。
圖1：在冬季的凍融循環(huán)中，冰柱從屋頂垂下的舊溫室建筑（圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）
南風(fēng)融雪北風(fēng)凝（宋·楊萬里）。南國(guó)有白雪，朝暮結(jié)為冰。溫暖的南風(fēng)讓冰雪消融，而寒冷的北風(fēng)又讓它重新凝結(jié)。雪作為水的一種存在形式，隨著溫度的變化在固液之間自由切換。但由于冰的密度小于水，約為0.9 g/cm3，因此當(dāng)雪水轉(zhuǎn)化為冰時(shí)體積膨脹約10%，對(duì)周邊圍巖產(chǎn)生強(qiáng)大劈裂作用，進(jìn)而擴(kuò)大水體侵入時(shí)的裂縫體積，導(dǎo)致更多的雪水侵入，產(chǎn)生更大的劈裂作用。如此循環(huán)往復(fù)25次，理論上可以使侵入時(shí)的裂縫擴(kuò)大為原來的10倍。這樣一方面，裂縫體積的增大了巖體的不穩(wěn)定性；另一方面，也使巖體浸入了原來裂縫侵入10倍的水體，增加了巖體的不穩(wěn)定性，進(jìn)而增大了滑坡或崩塌發(fā)生的概率。一旦到達(dá)臨界值，就滑動(dòng)垮落形成地質(zhì)災(zāi)害。
凍雨災(zāi)害
楚水結(jié)冰?。ㄌ啤っ辖迹?/strong>。這句詩描繪了南方的楚地由于冬季大部分時(shí)間氣候溫暖濕潤(rùn)，偶爾短暫的寒冷，河水也只是結(jié)一層薄薄的冰。凍雨是一種出現(xiàn)于初冬或冬末春初，由冰水混合物組成的與降落后立即凍結(jié)的降水。
凍雨霏霏半成雪，游人屨凍蒼苔滑（宋·蘇軾）。這句詩描繪了南方的凍雨霏霏而下，半為雨半為雪，落在地即化為冰，滑的讓人步履艱難。作為一種災(zāi)害性天氣，當(dāng)凍雨落到溫度為0℃以下的物體上時(shí)，立刻凍結(jié)成外表光滑而透明的冰層，當(dāng)冰層足夠厚的時(shí)候會(huì)壓斷樹木、電線桿、輸電線路，使通訊供電交通中止，在空中甚至能威脅飛機(jī)的飛行安全。寒雨連江夜入?yún)牵ㄌ啤?王昌齡）。凍雨作為一種氣象現(xiàn)象，一般較多地出現(xiàn)在南方。
圖2：2021年11月8日，在哈爾濱市平房區(qū)，一名交通輔警在凍雨中指揮交通。（來源：新華社）
冀北近來風(fēng)土別，一冬和氣滿郊畿。去年記得江南路，凍雨瀟瀟雪亂飛（明·謝鐸）。在明代詩人謝鐸的眼里，河北的冬天天氣風(fēng)和日麗，太陽溫暖和煦，和去年在江南冬天凍雨瀟瀟雪花飛舞寒天凍截然不同。我國(guó)地大物博，南北方跨越緯度大，氣候差異較大，到時(shí)凍雨幾乎成為南方的特產(chǎn)。雖然在我國(guó)北方凍雨發(fā)生較少，但一旦發(fā)生，其破壞力也不能小覷，會(huì)給供電供水、交通、農(nóng)業(yè)等產(chǎn)生大面積的損害。
凌汛
日上山融雪漲江（宋·蘇軾）。這句詩描繪了太陽出來，溫暖的陽光融化了積雪匯聚成水流匯入江河，江河隨著融化積雪的匯入水位急劇上漲。詩人用簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)約的語言描述了一幅冰雪自然消融產(chǎn)生的河流地質(zhì)作用過程。這其實(shí)也就是凌汛產(chǎn)生過程的一個(gè)真實(shí)寫照。凌汛，也稱“冰排”，是指在冬季冰凌堵塞河道引起上游水位上漲形成堤防潰決，洪水泛濫的水文現(xiàn)象。從形成原因看，凌汛主要受氣溫、水溫、流量與河道形態(tài)影響。特別是上游河冰先融化或下游河水先冰凍的河道或河段，極易產(chǎn)生凌汛。在我國(guó)北方地區(qū)，黃河、黑龍江、松花江，都是凌汛的高發(fā)河流，特別是冬季封河期和春季開河期都有可能發(fā)生凌汛。其中，黃河每年開河期的凌汛，由于發(fā)生時(shí)正值沿岸桃花盛開的時(shí)候，被雅稱為“桃花汛”。除了抬高水位導(dǎo)致河水倒流泛濫外，凌汛另一個(gè)顯著的破壞力就是其巨大的摧枯拉朽的摧毀力。這是因?yàn)榱柩词怯珊铀捅鶋K形成，整體密度大于河水，根據(jù)動(dòng)能定量，密度越大勢(shì)能就越大，即其破壞力也就越大。
圖3：2023年12月17日，黃河寧夏段今冬首現(xiàn)流凌。（來源：新華社）
當(dāng)然面對(duì)巨大凌汛破壞力，在詩人眼里確是另一番壯觀綺麗的景象。如晚清以《老殘游記》而聞名的文學(xué)家、詩人劉鶚于1892年在齊河治黃工地寫到了齊河凌汛的壯觀——“地裂北風(fēng)號(hào)，長(zhǎng)冰蔽河下。后冰逐前冰，相凌復(fù)相亞。河曲易為塞，嵯峨銀橋架”。寒冬臘月，北風(fēng)呼嘯，河面上的浮冰追逐著、疊壓著，滿河而下，在經(jīng)過曲流河道的時(shí)候，由于內(nèi)外流速差異，導(dǎo)致浮冰互相堆疊在一起，在陽光的照射下仿佛一座銀白色的冰橋。該詩用紀(jì)實(shí)的筆法生動(dòng)形象地描寫了在冰冷的北風(fēng)下，齊河凌汛，浮冰疊壓堵塞曲流河形成冰橋的壯觀場(chǎng)景。同樣在華北平原，乾隆在驚蟄時(shí)節(jié)寫下了永定河并凌汛的場(chǎng)景“俯欄識(shí)得渾流猛，層冰浦溆積嵯峨”，即凌汛經(jīng)過永定河下時(shí)河冰傾河而下，層層疊疊積壓，崔嵬而崢嶸的壯觀場(chǎng)面。而天縱英才的李太白則用了極富浪漫主義和象征主義的“欲渡黃河冰塞川”，用黃河凌汛堵塞河道來比興詩人自己仕途艱難、壯志未酬的無奈和遺憾，讀之令人唏噓感慨！
結(jié)語
六出飛花入戶時(shí)，坐看青竹變瓊枝（唐·高駢）。當(dāng)我們靜靜地坐在窗前，看著雪花飄入庭戶，把窗外的竿竿青竹變成了潔白無暇的瓊枝。其實(shí)，除了造成偶爾的災(zāi)害，冰雪大部分時(shí)間都是給人娛樂身心，人見人愛的寵兒。此外，除了裝扮潔白的天地，“冷酷”的冰雪還有她溫暖另一面——推動(dòng)全球淡水循環(huán)。作為水體的一種存在形式，地球表面有大約10%的地方長(zhǎng)期被冰雪覆蓋，供給地球上70% 的淡水，成為人類生存和發(fā)展的可靠水源。另一方面，冰雪也以其快速的轉(zhuǎn)化形式和巨大的外動(dòng)力，成為了推動(dòng)地球表面演化進(jìn)步的一種不可忽視的地質(zhì)作用，在地球表圈生態(tài)和地貌演化中發(fā)揮著自己的獨(dú)特作用。
圖4：水循環(huán)過程（圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）
作者：劉漢斌 山西省煤炭地質(zhì)局高級(jí)工程師
出品：科普中國(guó)
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2024-02-08
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