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《与山知己》8:实践-认识-再实践-再认识,珠穆朗玛对于大气的另外五大山地作用 精选

已有 3734 次阅读 2019-1-9 09:38 |个人分类:心得交流|系统分类:图片百科

.初识珠穆朗玛(2

冰川劲风   日夜恒吹

山谷中有山谷风,这是大多数人知道的常识。山谷风是因日出日落引起山坡上气温与山谷中同高度大气温差而引起的风向变化。日出后,山坡表面受太阳照射,接收太阳辐射热量多而气温升高快,而在与山坡同高度的山谷大气因接收太阳辐射热量少而升温慢,因而山坡上的气温高于同高度的山谷大气之气温。一般说来,气温低的地方,空气密度大,压力大;气温高的地方,空气密度小,压力小。空气应从高压区流向低压区,即从山谷的气温低处流向山坡上的气温高处,叫做谷风;相反,日落后,山坡表面因辐射冷却而降温快,而山谷中同高度大气降温慢,在同高度上,山谷气温高于山坡气温,形成自山坡向山谷下吹的山风。最大山风风速出现在午夜前后。

春季(35),珠峰北坡绒布河谷却盛行一种风向基本上为下山风的冰川风。19755月的测风资料表明,春季,在离地2000米以下的绒布河谷中,除当地时间1012时有微弱的(2米/秒左右)谷风(偏北风)外,其余时间均为山风(偏南风),月平均风速为412/秒,山风风速最大高度在离地500米左右,最大山风风速出现在当地时间16时(图6)。显然,这种山风与普通山谷的山风不同,作者称其为冰川风。意思是,这种山风的成因主要是珠峰北坡大面积冰川所引起的。

在珠峰北坡海拔53007500米内几乎全为冰雪覆盖,而在海拔5300米以下的绒布河谷,主要为碎石表面(图7)。日落后的情况如前所述,应盛行下山风。日出后,在海拔53007500米的冰雪表面山坡上,由于冰雪表面的反照率大,接收太阳辐射热量小;而山谷中相同高度的大气所接收的太阳辐射热量大,因而冰雪表面的气温总是低于山谷中同高度大气的气温,形成恒定的山风。这就出现了珠峰北坡几乎日夜稳定的冰川风。

 

6.珠峰北坡绒布寺观测站风向风速垂直分布的日变化(1975年5月平均)

 

7. 珠峰北坡绒布河谷南北向与东西向地形剖面示意图

 

为了研究珠峰北坡冰川风的成因,19754月,我们分别在海拔6500m6000m5400m三处山坡上建立了气象站,每天四次定时观测气温和风向、风速资料;与此同时,在珠峰北坡大本营(海拔5000m)每天同时施放无线电探空、测风气球,以得到在上述三个高度上的相同气象要素资料。有了上述资料,我们即可分析昼夜恒吹下山风的原因。观测结果表明,春季,在珠峰北坡,除正午时刻外,山坡上的气温都低于山谷中相同高度大气的气温,因而有如前所述的观测结果,即除了中午有微弱的谷风外,其余时刻均盛行下山风。

珠峰北坡的冰川风在当地时间14时至18时最大,瞬时风速常达20米/秒以上,气球充气很困难,往往需要多人围住气球,以免被风吹走(照片92)。

 

照片92.由于冰川风很大,在珠峰大本营给气球充气很困难

                地面风速    朝夕巨变

多年资料分析表明,在珠峰地区,自海拔3600米至5000米,春季地面风速的日较差(即当地时间18时与06时地面风速之差)变化很大,即随着海拔高度升高,地面风速日较差迅速增大:在3600米处,地面风速日较差月平均仅为1.2/秒,在海拔4300米为4.6/秒,在海拔5000米已达5.8/秒。它意味着海拔高度每升高1000米,地面风速日较差的月平均值增大3.3/秒。若照此推论,在珠峰8000米以上的地面风速日较差可达14.5/秒。这个推论固然不可确信,但从我国登山队员多次攀登珠峰的实践表明,在珠峰北坡,地面风速日较差随海拔高度迅速递增的现象的确存在。

根据珠峰北坡上述特点,1966年底和19751月,我曾两次书面向国家登山队建议:“……在登山季节(4月中旬至6月上旬),在珠峰北坡高山地区从事登山和考察活动时,一定要遵循近地面风速日变化特点,把《早出发,早宿营》的登山战术作为登山规则。尤其在宜于登顶的好天气时段,在8000m以上活动时,更应严格执行《早出发,早宿营》的登山规则,以凌晨4时至下午4时为宜。”

中国登山队采纳了我的建议,规定攀登7000米以上高峰必须在早晨04点出发,16点宿营。

“早出发,早宿营”的登山规则给我们气象组的工作增加了难度。当登山队员在7000米以上攀登时,气象组必须在02时前收到天气图资料,并于04时之前完成天气预报,提出今天登山活动的建议,向登山队领导汇报后,用对讲机传到山上。新的一天的登山活动从04时就开始了。

     珠峰南北   迥然不同

横亘于青藏高原南缘的喜马拉雅山脉,北面为世界最高大的青藏高原,南面为印度平原。当西南季风把印度洋的暖湿空气向北输送时,受喜马拉雅山脉屏障作用的影响,山脉南北的气候和自然景观迥然不同。珠峰位于喜马拉雅山脉中段,是喜马拉雅山脉的最高部分,对于印度洋暖湿空气的屏障作用更为显著。以降水为例,在珠峰南侧,多站多年降水平均为2000~3000毫米,为其北侧多站多年平均降水量的7~8倍。与此相应,珠峰南北的气候带和自然带也差异颇大。在珠峰南侧,随着海拔高度增加,从山地亚热带常绿阔叶林带到高山冰雪带的各种气候带和自然带都有,而北侧却只有从高原寒冷半干旱草原带到高山冰雪带的三个气候带和自然带

 

我曾多次于珠峰南北两侧考察,多次感受珠峰南北不同的自热景观和气候状态。在珠峰南侧(以樟木至聂拉木一带为例),在中尼边境的友谊桥附近(海拔2100),遍布着终年常绿的阔叶林(照片93),这儿有珍贵的楠木树和青岗树,有生活在森林中的猴群。一到雨后天晴,常可遇到极其美丽的太阳鸟在树梢歌唱。从中国和尼泊尔边境的友谊桥往北行,经过樟木(海拔2300),来到海拔2500米附近,这儿只有少量的青岗树,而参天的红松遍布山腰,这就是针阔叶混交林带(照片94)。到达曲乡(海拔3200)附近,冷杉、红杉参天盖地,一片片细小的竹林点缀于林海之中。到了聂拉木(海拔3800)县城附近,美丽的杜鹃花映入眼帘,刚从林海中穿出来,遇上这星罗棋布的鲜花,再举目眺望银白耀眼的群山顶,顿时有清新舒展的感觉。

从聂拉木往北行,便进入了喜马拉雅山脉北坡境地。这儿的景色又别具一格。巍巍群山,白雪皑皑,偶见河谷地区一片草地,也就算是绿色的世界了。草地上牧放着牦牛群和羊群,狡滑的鼠兔出没于草场中,不时地以惊奇的目光望着我们这些陌生人。

到了珠峰北麓的绒布冰川区,林立的冰塔,奇幻的冰洞,起伏的冰川,在金色的阳光下闪闪发光,碧蓝的冰面起伏不平,好似滚滚的江水向山谷中流去;举目南望,雄伟的珠峰顶上飘挂着一面洁白的旗云,雄鹰在蓝天中盘旋,时而接近峰顶,仿佛与旗云争高低(照片95),时而沿着绒布河谷低空飞行。多么壮丽的画面啊!

 

照片93.珠峰南侧中尼边境海拔2000米附近的热带亚热带自然景观

 

照片94.珠峰南侧海拔3000米的针阔叶混交林景观

 

照片95.珠峰北坡大本营:雄鹰在高空盘旋,欲与珠峰旗云比高低

 

珠峰南北气候和自然带的迥然不同给登山者在南北坡攀登带来不同的机遇。从南坡攀登顶峰的主要危险是大雪与雪崩带来的生命威胁,尤其是在海拔50006000米的雪崩区;从北坡攀登顶峰的主要危险是大风带来的冻伤和生命威胁,特别是在海拔7400米以上。在珠峰南侧,攀登成功的重要天气条件是无降水或微量降水,而北坡登顶成功的重要天气条件是小风(7000~9000米高度的风速小于20米/秒);相反,南坡登顶失败的关键是大雪,北坡登顶失败的主要天气条件是大风(7000~9000米高度的风速大于20米/秒)

 

        海上风暴   中止战备   

19689月,我们在珠峰西南侧樟木—聂拉木—定日一带科学考察,正值中印边境处于一级战备状态。我们和边防部队同吃同住同工作,亲身体验了“一级战备”的紧张气氛:擦洗枪炮,清理弹药;枪不离身,加班加岗;杀猪杀牛,制成干粮;边防地区各个山口加强岗哨,增加巡逻。似乎战争一触即发。

1035日,孟加拉湾海上的一个强大风暴(百年来的第二强)翻越喜马拉雅山脉中段,在山脉西南侧的聂拉木(海拔3800)产生近200毫米降水,在山脉北侧的定日(海拔4300)10毫米降水,成为同期历年来降水量之最。喜马拉雅山脉中段山区积雪达13米,提前雪封山(正常年为12月~1月雪封山),一级战备解除。因为,在喜马拉雅山脉中段雪封山后,任何军队都很难翻越喜马拉雅山脉。

107日,我从聂拉木到曲乡和樟木,去取回两站的降水观测资料,部队一名班长带着步枪陪同我前往。沿途公路崩塌多处,我们艰难地向目的地走去。曲乡和樟木两个降水观测站都由当地驻军协助观测,连队文书周新恒和另一名战士分担了这项工作。当我得到曲乡、樟木两站的降水资料时,我惊讶了:在1013日的降水过程中,降水量以聂拉木为最大,曲乡次之,樟木降水量最小。这种现象与夏季降水量随高度分布状况相反(在夏季,降水量以樟木站最大,曲乡站次之,聂拉木站最小。)。之后取得的多年的降水资料表明,秋季,凡孟加拉湾风暴带来该地区降水时,降水量随高度分布的规律基本上如此。

这种现象如何解释呢?由降水期间的高空气象资料计算结果可见,当孟加拉湾风暴影响该区带来降水时,云的凝结高度正好在30004000米附近,与降水最大值出现的海拔高度相近。由此可以认为,孟加拉湾风暴带来该地区的高空大气结构决定了降水随高度的分布。

回到聂拉木,从县武装部长那儿得知,这场特大降雪发生在整个喜马拉雅山脉中段和东段,影响极大。亚东县武装部长在山上执勤中偶遇大雪封山,围困在山中,不幸牺牲。由于大雪封山,县武装部接上级通知,一级战备解除。

           扬起哈达 暗示风云

藏族同胞崇敬第三女神,每年都要来到珠峰北坡绒布寺朝拜,献上心爱的哈达,乞求女神降福人类。有传说,每到明月之夜,在献给女神的哈达中,最真诚奉献者的哈达会冉冉升起,移向珠峰的顶部,系在女神头顶,随风飘动,宛如挂在顶峰的一面旗帜,故曰旗云 (照片96)。人们看到挂在珠峰顶上随风飘动的旗云,正是若干年来无数真诚奉献者的哈达所组成。

旗云并不是日夜出现,只有当第三女神需要向人们提示时,她才扬起哈达,以不同的舞姿暗示珠峰山上风云的变化。若朝山者心诚志坚,聪明睿智,便能从旗云的千姿百态中领悟风云的变化,遵照第三女神的示意,审时度势,登上峰顶。否则,若不按第三女神的示意,一意孤行,必将受到惩罚,不能接近峰顶。

 

照片96.珠峰旗云冉冉飘动,宛如第三女神的崇拜者奉献的哈达随风飘扬

 

神话传说固然是传说,但其中却暗藏着传说者不明白的科学真谛。我在珠峰度过了8个春秋,仔细观测、记录和拍照了珠峰旗云的变化,领悟到了一些第三女神的示意,发现了旗云变化所蕴藏的科学奥秘。

所谓旗云,那是在珠峰顶上不断生成的对流性积云,受高空强风的影响,随风飘动,波涛起伏;远望,宛如一面旗帜飘挂在峰顶,故曰旗云。

在我国,最早在书面上提出珠峰旗云概念的是地理学界前辈徐近之先生。他在一本内部出版物中指出,旗云是“从珠峰东南面上升的潮湿气流和强烈的西风相遇时,山头遂有向东伸出的旗壮云。”

8个春秋的观测研究表明,珠峰顶部出现的旗云绝大部分是自西向东飘动,但当特殊天气系统来临时,旗云也会自东向西飘动。

据多年观测研究,珠峰出现旗云的条件至少有三:

1.一个孤立的山头,

2.山头有生成云的条件,

3.山头有较强的风。

从我们多次制作攀登珠峰的登顶天气预告中,我们认识到,珠峰顶上的旗云的确可称作“世界最高的风标”。

    根据多次在珠峰登山天气预报和珠峰旗云监测资料表明,从珠峰旗云飘动的方向和速度等特点可以判断珠峰顶高度附近(海拔89千米)的风向;其次,从旗云顶部起伏波涛的状态可以估计高空风速的级别大小。

细心观测研究旗云变化、风吹雪情况与天气和天气系统的关系,作者发现,从珠峰旗云的状态不仅可以知道当天的天气,而且还可以预测未来12天内珠峰地区的天气状况。

若旗云自西向东急速飘动,在离开峰顶后云顶高度逐渐下降时(照片97),高空西风风速在每秒20米(8级)以上,当日不宜于7400米以上的登山活动。1975557日,由登山家邬宗岳率领的突击队从81008600米攀登的过程中,峰顶的旗云正是呈现上述状态,80009000米的风速在每秒20米左右,邬宗岳不幸牺牲,攀登顶峰因大风阻挡而告失败。

若珠峰顶部风吹雪严重,表明高空风速大于20/秒(照片98)。不宜于攀登。

如果旗云自东向西飘动(照片99),表明高空有偏东风气流,未来13天内会有印度低压来临,带来大雪伴随小风的天气,一般不宜7400米以上的登山活动。然而,在珠峰北坡,对于熟悉登山地形和路径的登山家,也可利用这种小风而气温高的天气,在8500米以下从事登山活动,因为从北坡攀登顶峰的主要威胁是大风。

若旗云的云顶起伏波动较大,且其在离开峰顶后云顶高度逐渐上升(照片100),表明高空风速为56级,可以在7000米以上登山活动。

若旗云宛如女孩的辫子翘起,表明89千米风速56级(照片101),可以攀登。

如果珠峰顶的云扶摇直上(照片102),表明89千米风速很小,宜于攀登,但维持时间短,一般12天。

如果在珠峰顶部的云很少,没有形成旗云,且云慢慢向东南方移动(照片103),表明高空有弱的西北气流,珠峰地区受西风带高压脊控制,89千米风速小于6级,且维持时间三天以上,是攀登珠峰的好天气形势。

 

照片97.珠峰旗云急速飘动,且旗云远离峰顶时下沉,表明风速大于8级,不宜攀登

 

照片98.珠峰顶部风吹雪,表明风速大于8级,不宜攀登

 

照片99.珠峰旗云缓慢由东南向西北飘动,表明未来1~2天有印度低压来临,一般应该停止高山活动

 

照片100.旗云缓慢飘动,并在峰顶抬升,表明风速为5~6级,可以攀登

 

照片101.旗云呈现宛如女孩的小辫子翘起,表明风速为5~6级,可以攀登

 

照片102.珠峰顶部的云扶摇直上,表明风速小于5级,可以攀登

 

照片103.珠峰旗云缓慢自东北向西南飘动,表明有西风带的高压脊,宜于登顶的好天气可以维持3天以上。

 

科学家和登山家在珠峰地区生活与工作,朝夕与第三女神相处,天长日久,人们和第三女神之间逐渐了解,逐渐相知,逐渐建立了合作的默契。风雪交加的日子固然是第三女神的劫难日,晴空万里但旗云急速飘动之日,也是女神挺身斗恶风的时刻;旗云徐徐飘动,或珠峰顶部的云垂直向上,太阳高挂天空,那是第三女神在欢迎我们。




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