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诗人描绘了冰雪之美,也记录了冰雪的“腹黑”

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年关将近,南方的宝子们都准备拎着大包小包回家过年,可一到火车站发现好多线路要么停运要么晚点。选择自驾回的,一查高速发现好多高速都封闭。这是咋回事呢?其实这都是冰雪在背后捣鬼!

谈到冰雪,人们首先想到的就是“北国风光,千里冰封,万里雪飘”的壮阔,其次是白乐天与刘十九“晚来天欲雪,能饮一杯无”的约定、柳宗元“千山鸟飞绝,万径人踪灭”的静寂,以及“今冬麦盖三层被,来年枕着馒头睡、瑞雪兆丰年”的农谚。对于人类,冰雪总给人无限的遐思与想象,成为古往今来文人墨客和普通百姓都喜欢的场景,吟诵不断。但作为一种气候和地质现象,冰雪在在给人带来欢乐祥和的同时,其强大的地质破坏作用同样不可小觑。这一点,不仅我们现代人发现了,古人也同样了感同身受,并把它记录在诗歌中

冻融灾害

日暖泥融雪半销(唐·杜牧)。这句诗的背景是,公元839年初春,安徽宣城郊外,太阳温暖和煦,一年的积雪慢慢消融,远行的道路上布满了泥泞。春风料峭,冰雪冻融时节恰是别离之时,泥泞的融雪也隐约衬托和预示了诗人对朋友和自己前途的担忧。作为一种典型的物理风化过程,冻融作用伴随着冰雪的形成、消融与蒸发的全过程。冬季随着冰雪的形成,地表岩石地层急速降温,在天气转暖时又快速融化,部分雪水在融化后侵入岩石或岩体裂缝,在晚上或降温时又转化为冰。

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图1:在冬季的冻融循环中,冰柱从屋顶垂下的旧温室建筑(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)

南风融雪北风凝(宋·杨万里)。南国有白雪,朝暮结为冰。温暖的南风让冰雪消融,而寒冷的北风又让它重新凝结。雪作为水的一种存在形式,随着温度的变化在固液之间自由切换。但由于冰的密度小于水,约为0.9 g/cm3,因此当雪水转化为冰时体积膨胀约10%,对周边围岩产生强大劈裂作用,进而扩大水体侵入时的裂缝体积,导致更多的雪水侵入,产生更大的劈裂作用。如此循环往复25次,理论上可以使侵入时的裂缝扩大为原来的10倍。这样一方面,裂缝体积的增大了岩体的不稳定性;另一方面,也使岩体浸入了原来裂缝侵入10倍的水体,增加了岩体的不稳定性,进而增大了滑坡或崩塌发生的概率。一旦到达临界值,就滑动垮落形成地质灾害。

冻雨灾害

楚水结冰薄(唐·孟郊)。这句诗描绘了南方的楚地由于冬季大部分时间气候温暖湿润,偶尔短暂的寒冷,河水也只是结一层薄薄的冰。冻雨是一种出现于初冬或冬末春初,由冰水混合物组成的与降落后立即冻结的降水。

冻雨霏霏半成雪,游人屦冻苍苔滑(宋·苏轼)。这句诗描绘了南方的冻雨霏霏而下,半为雨半为雪,落在地即化为冰,滑的让人步履艰难。作为一种灾害性天气,当冻雨落到温度为0℃以下的物体上时,立刻冻结成外表光滑而透明的冰层,当冰层足够厚的时候会压断树木、电线杆、输电线路,使通讯供电交通中止,在空中甚至能威胁飞机的飞行安全。寒雨连江夜入吴(唐· 王昌龄)。冻雨作为一种气象现象,一般较多地出现在南方。

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图2:2021年11月8日,在哈尔滨市平房区,一名交通辅警在冻雨中指挥交通。(来源:新华社)

冀北近来风土别,一冬和气满郊畿。去年记得江南路,冻雨潇潇雪乱飞(明·谢铎)。在明代诗人谢铎的眼里,河北的冬天天气风和日丽,太阳温暖和煦,和去年在江南冬天冻雨潇潇雪花飞舞寒天冻截然不同。我国地大物博,南北方跨越纬度大,气候差异较大,到时冻雨几乎成为南方的特产。虽然在我国北方冻雨发生较少,但一旦发生,其破坏力也不能小觑,会给供电供水、交通、农业等产生大面积的损害。

凌汛

日上山融雪涨江(宋·苏轼)。这句诗描绘了太阳出来,温暖的阳光融化了积雪汇聚成水流汇入江河,江河随着融化积雪的汇入水位急剧上涨。诗人用简朴简约的语言描述了一幅冰雪自然消融产生的河流地质作用过程。这其实也就是凌汛产生过程的一个真实写照。凌汛,也称“冰排”,是指在冬季冰凌堵塞河道引起上游水位上涨形成堤防溃决,洪水泛滥的水文现象。从形成原因看,凌汛主要受气温、水温、流量与河道形态影响。特别是上游河冰先融化或下游河水先冰冻的河道或河段,极易产生凌汛。在我国北方地区,黄河、黑龙江、松花江,都是凌汛的高发河流,特别是冬季封河期和春季开河期都有可能发生凌汛。其中,黄河每年开河期的凌汛,由于发生时正值沿岸桃花盛开的时候,被雅称为“桃花汛”。除了抬高水位导致河水倒流泛滥外,凌汛另一个显著的破坏力就是其巨大的摧枯拉朽的摧毁力。这是因为凌汛是由河水和冰块形成,整体密度大于河水,根据动能定量,密度越大势能就越大,即其破坏力也就越大。

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图3:2023年12月17日,黄河宁夏段今冬首现流凌。(来源:新华社)

当然面对巨大凌汛破坏力,在诗人眼里确是另一番壮观绮丽的景象。如晚清以《老残游记》而闻名的文学家、诗人刘鹗于1892年在齐河治黄工地的写到了齐河凌汛的壮观——“地裂北风号,长冰蔽河下。后冰逐前冰,相凌复相亚。河曲易为塞,嵯峨银桥架”。寒冬腊月,北风呼啸,河面上的浮冰追逐着、叠压着,满河而下,在经过曲流河道的时候,由于内外流速差异,导致浮冰互相堆叠在一起,在阳光的照射下仿佛一座银白色的冰桥。该诗用纪实的笔法生动形象地描写了在冰冷的北风下,齐河凌汛,浮冰叠压堵塞曲流河形成冰桥的壮观场景。同样在华北平原,乾隆在惊蛰时节写下了永定河并凌汛的场景“俯栏识得浑流猛,层冰浦溆积嵯峨”,即凌汛经过永定河下时河冰倾河而下,层层叠叠积压,崔嵬而峥嵘的壮观场面。而天纵英才的李太白则用了极富浪漫主义和象征主义的“欲渡黄河冰塞川”,用黄河凌汛堵塞河道来比兴诗人自己仕途艰难、壮志未酬的无奈和遗憾,读之令人唏嘘感慨!

结语

六出飞花入户时,坐看青竹变琼枝(唐·高骈)。当我们静静地坐在窗前,看着雪花飘入庭户,把窗外的竿竿青竹变成了洁白无暇的琼枝。其实,除了造成偶尔的灾害,冰雪大部分时间都是给人娱乐身心,人见人爱的宠儿。此外,除了装扮洁白的天地,“冷酷”的冰雪还有她温暖另一面——推动全球淡水循环。作为水体的一种存在形式,地球表面有大约10%的地方长期被冰雪覆盖,供给地球上70% 的淡水,成为人类生存和发展的可靠水源。另一方面,冰雪也以其快速的转化形式和巨大的外动力,成为了推动地球表面演化进步的一种不可忽视的地质作用,在地球表圈生态和地貌演化中发挥着自己的独特作用。

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图4:水循环过程(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)

作者:刘汉斌 山西省煤炭地质局高级工程师

出品:科普中国

监制:中国科学技术出版社有限公司、中科数创(北京)数字传媒有限公司

评论
尖刀情怀永远跟党走
太师级
冰雪之美,历来是文人墨客笔下的优美画卷。然,其带来的灾害也是不可忽视。尤其是春运期间,面对冰雪天出行,要牢记安全第一!
2024-02-08
科普老兵闻向东
太师级
除了装扮洁白的天地,“冷酷”的冰雪还有她温暖另一面——推动全球淡水循环。
2024-02-08
科普科普知识的摇篮!
太傅级
北国风光,千里冰封,万里雪飘,冰雪也以其快速的转化形式和巨大的外动力,成为了推动地球表面演化进步的一种不可忽视的地质作用,在地球表圈生态和地貌演化中发挥着自己的独特作用。
2024-02-08