雪塵的積累過程是一個(gè)復(fù)雜且動(dòng)態(tài)的自然現(xiàn)象,它忠實(shí)地記錄了當(dāng)?shù)卦谝欢螘r(shí)間內(nèi)(通常從幾天到整個(gè)冬季)的關(guān)鍵氣候特征。雪塵本身是積雪經(jīng)過風(fēng)化、升華、再凍結(jié)、風(fēng)力搬運(yùn)等作用后形成的細(xì)小、干燥、顆粒狀的雪粒。其積累形態(tài)和特性直接反映了以下幾個(gè)關(guān)鍵氣候要素:
溫度:
- 平均溫度: 持續(xù)低于冰點(diǎn)的低溫是雪塵能夠存在和積累的基礎(chǔ)。溫度過低會(huì)抑制升華和融化過程,導(dǎo)致雪塵保持干燥和松散。
- 溫度波動(dòng):
- 日較差(晝夜溫差): 較大的晝夜溫差是形成典型雪塵的關(guān)鍵。白天陽(yáng)光照射使雪面溫度升高(但仍低于0°C),導(dǎo)致表層雪粒發(fā)生輕微升華和再結(jié)晶(朝向更圓潤(rùn)、更小的顆粒發(fā)展)。夜晚降溫,雪粒表面水汽凝結(jié),使雪粒之間形成微弱的“燒結(jié)”連接(形成一層脆弱的硬殼)。次日白天,這層脆殼又會(huì)被破壞,形成新的松散雪塵。這種反復(fù)過程是雪塵層形成和增厚的主要機(jī)制。
- 融化-凍結(jié)循環(huán): 如果白天氣溫偶爾短暫升至冰點(diǎn)以上,表層雪會(huì)部分融化,融水會(huì)滲入下層雪或雪塵中。夜間降溫時(shí),融水會(huì)重新凍結(jié),形成冰晶或冰層。這會(huì)導(dǎo)致雪塵層中夾雜冰層或形成更硬、更密實(shí)的結(jié)構(gòu),破壞了典型的疏松雪塵特征。頻繁的融凍循環(huán)會(huì)顯著改變雪塵的積累過程和最終性質(zhì)。
濕度(空氣濕度 & 雪層濕度):
- 空氣濕度: 較低的空氣濕度有利于升華過程(固態(tài)冰直接變成水蒸氣)。在晴朗、干燥、寒冷的天氣里,雪面升華作用強(qiáng),是雪塵形成和表面變“干”的重要過程。
- 雪層濕度: 雪塵本身需要保持較低的液態(tài)水含量才能維持其松散、顆粒狀的特性。任何液態(tài)水的加入(如融水、雨夾雪)都會(huì)導(dǎo)致雪塵顆粒粘結(jié)、結(jié)塊或形成冰層,改變其性質(zhì)。
風(fēng)和風(fēng)力搬運(yùn):
- 風(fēng)力: 風(fēng)是塑造雪塵層形態(tài)和分布的關(guān)鍵因素。
- 搬運(yùn)與沉積: 風(fēng)能將松散的雪塵顆粒從暴露區(qū)域(迎風(fēng)坡、山脊、開闊地)吹起,搬運(yùn)到背風(fēng)處(背風(fēng)坡、溝壑、植被后、建筑物后)沉積下來,形成雪檐、雪堆或風(fēng)積雪層。這導(dǎo)致雪塵在地表的分布極不均勻。
- 風(fēng)力壓實(shí)與燒結(jié): 強(qiáng)風(fēng)不僅搬運(yùn)雪粒,還會(huì)在搬運(yùn)過程中通過碰撞和摩擦使雪粒破碎、變圓,并促進(jìn)雪粒之間在沉積點(diǎn)的燒結(jié)作用,形成更密實(shí)、更堅(jiān)固的風(fēng)板層。風(fēng)板是雪塵在風(fēng)力作用下形成的典型硬殼層。
- 侵蝕: 強(qiáng)風(fēng)也能侵蝕暴露的雪塵表面,將其剝離搬運(yùn)走。
太陽(yáng)輻射:
- 短波輻射(陽(yáng)光): 提供能量,驅(qū)動(dòng)雪面的升華過程(尤其在低濕度下)和淺層雪的溫度升高(促進(jìn)日較差效應(yīng)和可能的融化)。
- 長(zhǎng)波輻射損失: 晴朗夜晚,雪面因長(zhǎng)波輻射損失而急劇降溫,是形成夜間凍結(jié)硬殼的關(guān)鍵。
降水類型與頻率:
- 新雪: 新的降雪覆蓋在原有的雪塵層上,為雪塵的形成提供了新的“原料”。新雪的密度、晶體形態(tài)和含水量會(huì)影響后續(xù)轉(zhuǎn)化為雪塵的過程。
- 無降水期: 長(zhǎng)時(shí)間的晴朗、干燥、寒冷天氣最有利于典型的雪塵形成和積累過程(日較差效應(yīng)主導(dǎo))。
- 降雨/雨夾雪: 帶來液態(tài)水,會(huì)嚴(yán)重破壞雪塵結(jié)構(gòu),導(dǎo)致結(jié)冰或形成冰層。
如何通過雪塵積累形態(tài)反映氣候特征:
- 深厚、均勻、疏松的雪塵層: 通常表明經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定寒冷、晴朗、干燥天氣,伴有顯著的晝夜溫差和微風(fēng)。風(fēng)力搬運(yùn)作用不強(qiáng),主要靠日較差效應(yīng)積累。
- 存在明顯的風(fēng)板層: 清晰地指示了強(qiáng)風(fēng)事件的發(fā)生。風(fēng)板的厚度、硬度和層數(shù)反映了風(fēng)力的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。多層風(fēng)板說明經(jīng)歷了多次強(qiáng)風(fēng)事件。
- 雪塵層中夾有冰層或冰透鏡體: 這是融凍循環(huán)或雨雪事件的直接證據(jù)。冰層的厚度和位置記錄了這些事件發(fā)生的時(shí)機(jī)和強(qiáng)度。
- 雪塵分布極不均勻(雪檐、雪堆、裸露區(qū)): 強(qiáng)烈反映了盛行風(fēng)向和風(fēng)力搬運(yùn)的作用。背風(fēng)側(cè)的深厚堆積和迎風(fēng)側(cè)的侵蝕/薄層是風(fēng)成地貌的典型特征。
- 雪塵表面有波紋或沙丘狀紋理: 這是風(fēng)力搬運(yùn)和沉積的直接表面形態(tài)證據(jù)。
- 雪塵顆粒的大小和形狀: 非常細(xì)小、圓潤(rùn)的顆粒通常是在風(fēng)力搬運(yùn)過程中經(jīng)過充分摩擦和碰撞形成的。較大的、棱角稍多的顆粒可能受風(fēng)力作用較小,更多由日較差效應(yīng)形成。
- 雪塵層的密度和硬度: 風(fēng)壓實(shí)形成的雪塵通常密度更高、硬度更大。單純由日較差效應(yīng)形成的可能更疏松。融水滲入再凍結(jié)會(huì)顯著增加硬度。
總結(jié)來說:
雪塵的積累過程就像一個(gè)天然的“記錄儀”,其最終呈現(xiàn)的層理結(jié)構(gòu)、密度、硬度、顆粒特征、空間分布和表面形態(tài),綜合編碼了它形成期間的溫度波動(dòng)模式(尤其是日較差)、濕度狀況、風(fēng)力強(qiáng)度與風(fēng)向、太陽(yáng)輻射狀況以及降水事件(特別是雨/雨夾雪)的發(fā)生。通過仔細(xì)觀察和分析雪塵層的剖面和表面特征,可以反推過去一段時(shí)間內(nèi)當(dāng)?shù)氐闹饕獨(dú)夂蛱卣骱完P(guān)鍵天氣事件,尤其是那些與溫度、風(fēng)和水汽相變相關(guān)的特征。這對(duì)于理解季節(jié)性積雪演變、雪崩風(fēng)險(xiǎn)形成、冰川物質(zhì)平衡以及古氣候重建(通過冰芯或永久凍土中的古雪層)都具有重要意義。