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南极的气候

   

   

    南极的气候非常严酷,寒冷、狂风、干燥,一片荒芜。从吉尼斯世界之最的角度来看,南极气候有一大批项目可以入选:

    1、南极是世界上最冷的地方:南极是地球最南之极,也是地球最寒冷之极,南极洲的年平均气温在-28℃,南极大陆内部的年平均气温在-40~-60℃,最低气温达-89.2℃,这个地球上的最低温度纪录,是1983年7月在南极冰盖高原上的俄罗斯东方站测到的。相对而言,北极的年平均气温要比南极高上20℃,即,北极的冬季几乎相当于南极的夏季。

    如前所述,南极大陆过去原本是温暖0之地,为何现在会成为冰天雪地?同样是极地,为何南极远远冷于北极?地处极地、阳光入射角度低,日照微弱,且存在极夜,这是南北极寒冷的共同原因。但南极大陆的寒冷还有它特有的原因,其一,南极大陆是一块孤立的陆地,大陆外围是南极环流,这种寒流阻绝了一切来自低纬度暖流的影响,加剧了南极大陆的寒冷环境;其二,南极大陆中部高高隆起边缘下降,在南极大陆的腹地,因为冷空气的冷却下沉,形成了极地高气压带,剧烈的暴风从南极大陆腹地吹向周围地区,形成风壁,阻绝了低纬度暖湿气流进入的可能;其三,南极大陆98%覆盖着冰雪,冰雪层对日照的反射率达到80%-84%,绝大多数的太阳辐射都被反射回了太空之中;其四是高海拔、稀薄与干燥的空气,使得热量难以保存。海陆空三路一齐强悍阻击,抑制了热量所有可能传递过来的通道,南极再不冷不足以平民愤了。

    2、南极是世界上风力最大的地区。南极沿海地区的年平均风速为17~18米/秒,东南极洲的恩德比地沿海到阿黛利地沿岸一带的风力最强,风速可达40~50米/秒,最大风速达到100米/秒,被喻为“世界的风极”。据澳大利亚莫森站20年的统计资料,每年八级以上大风日就有300天。1972年,莫森站观测到的最大风速为82米/秒。法国的迪维尔站曾观测到风速达100米/秒的飓风,这是迄今为止世界上记录到的最大风速。作为比较,郑重提醒:按照蒲福氏风级标准,12级飓风的风速是32.6米秒。大家可以想象,12飓风的三倍的风速,中间还夹带着浓稠的雪珠铺天盖地轰击过来,将是怎样的情景,何况狂风会迅速带走人的热量……1960年10月10日,日本昭和科考站一名福岛博士走出基地房间去喂爱斯基摩犬,突遇每秒35米的暴风雪袭来,马上就踪影全无,直至1962年2月9日才在4公里外发现他完好的尸体。

    南极之所以称为“世界的风极”,如前所言,是因为高海拔和高气压等的共同作用.南极大陆的中部巍然耸立,沉重的冷空气在极地高气压带得驱动下,象疯狂冲锋的马队一样沿着斜坡冲下,这种冲击力无休无止,所以南极象一个自动的高功率的冷风机。南极的风也是南极地貌的雕塑师,冷空气从大陆高原上沿着大陆冰盖的斜坡急剧下滑,形成近地表的高速风,这种风向不变的下降风将冰面吹蚀成特有的波状起伏的沟槽。南极大陆的壮丽景色,很大一部分要归功于南极风。

    因此,来到南极,对南极的飓风必须保持尊重,尊重的最有效的方法是不要逞能。各国在科考站和前进基地的附近,都建有避难所,里面备有饮料、食品、通讯设备、小型发电机、取暖炉、睡袋等。一旦遇上暴风雪,来不及撤回科考站,必须就近进入避难所。科考站的恶建筑之间,都埋设桩柱,系上粗绳,在风雪中如必须出行,一定要依靠绳索。

    3、南极是世界上最干燥的地区。南极大陆的年平均降水量为55毫米,且几乎所有降水都是雪和冰雹,仅大陆个别边缘地区的降水可达500毫米左右。随着纬度的逐步增加,降水量会不断减少,在南极大陆的中部地区,年降水量仅有5毫米。在南极点附近,年降水量近于零,比非洲撒哈拉大沙漠的降水量还要少。因此,虽然南极到处冰雪皑皑,但那都是固态的水,南极的空气其实非常干燥,是个名副其实的“白色沙漠”。其主要原因是固态的冰雪降落在大陆后形成巨大的冰盖,加之极端寒冷的气候和极少的日照量,冰盖的累积量还略大于消融量,形成干燥的沙漠性气候。一个最典型的例子是:有人在冰雪中发现几十年前探险队员留下的火柴,轻轻一划就着了。

    由于南极高原的空气湿度几近乎零,雪花不会融化,只会成为石膏粉一样的雪粉,空气中残余的水份也被冻成了冰晶。所以在南极的恶科考站中,防火和防冻一样重要,在这里一有火星,马上就会成燎原之势,而且还没有水来灭火。在我国的南极长城站,无论天花板和墙壁,都是石膏版,地板、房门、地毯也全部经过严格的防火处理。

    4、南极是世界上冰雪量最多的地方。南极洲的面积约1400万平方公里,约为地球陆地总面积的1/10。南极大陆上的大冰盖及其岛屿上的冰雪量占全世界冰雪总量的95%。如果这些冰雪量全部融化,全球的海平面将升高60米,世界的陆地上将有2200万平方公里面积被海水淹没。 

    南极还有几种非常特殊的气候或气象效应:

    一是白化效应:这种南极特有的现象是由于极地低温和冷空气交互作用二形成的。阳光照到镜面般的冰层,再反射到低空云层,云层中有无数细小的冰晶漂浮,它们又将光线散射出去,再反射到地面冰层。这样来回反射散射,最后会形成乳白色的天空,人一旦处在这种白化区域,感觉上就像被泡在一杯牛奶中一样,视觉会发生错觉,完全失去分辨远景和近景的能力,也失去分辨物体大小的能力。一旦遇到这种情况,最好的选择是完全停止不动,不要再相信你看到的一切。 

    二是日晕效应:我们的大都市有PM2.5,南极也有它自己的料,别看似乎晴空万里,其实南极的空气中漂浮着肉眼看不到的微冰晶,气象学家称之为金刚尘。阳光穿过冰晶,如同穿过三角棱镜,光线与冰晶表面形成22度的最小偏向角,于是光线发生有规则的偏向折射,最后会在太阳外面形成一个巨大的彩色光环,称为22度光晕。以上是微冰晶为等边六角柱状体的情况,如果微冰晶是等边六角形的片状体时,最小偏向角为46度,会形成46度日晕,相对比较暗淡。

    三是日柱效应:鉴于同样的形成机制原因,当微冰晶是六角形薄片时,如太阳在低空位置,太阳上方会形成一束垂直的光柱,顶天立地,象孙大圣的金箍棒。

    四是极光现象。南极和北极都会产生这种现象。极光一般出现在离地100公里以上的天空,那里是大气层中的电离层。当太阳风高速带电粒子进入电离层时,会与电离层的带电粒子发生碰撞,从而发出了各种色彩的光:红色、绿色、黄色等等五彩缤纷兼而有之。其形状也是多姿多彩,带状、帘状、射线状、火焰状无奇不有。它的发光原理和荧光灯、霓虹灯的原理是一样的。大气层中的电离层到处都有,为什么偏偏南极和北极才有激光?这是一个电磁场的原理,带电粒子最喜欢走的路线就是磁力线,而众所周知,地球磁场在南北极归于地磁极,所以带电粒子理所当然地沿着这条高速公路走了进来。 

    五是极夜和极昼现象。中科院南极专家刘小汉先生曾经很生动地形容道,如果站在南极点,一年的时间可以概括为只有一天一夜:二个月的黎明,四个月的白天、二个月的黄昏、四个月的黑夜。很有洞中方一日,世上已千年的气派。 

    极昼和极夜现象发生在南极圈和北极圈,即纬度为66度34分的那根纬线里面的地区。因为地球自传轨道面和地球绕太阳公转的轨道面之间存在一个23度26分的倾斜角,因此地球在公转时有六个月总是某一极朝向太阳,于是在南极和北极,极昼和极夜就会交替出现。在南极圈活北极圈上,极昼或极夜只出现一天;但到了极点,极昼和极夜就延长到了半年。极点极点,总是登峰造极之点,要么永远明亮、要么永远黑暗,很走极端的性格。南极因此每年也分寒、暖两季,4~10月是寒季,11~3月是暖季。

    六是臭氧空洞。谈到臭氧空洞,首先要从大气层谈起。大气层从低到高分为对流层、平流层、中气层、热气层。由于重力的作用,90%以上的空气集中在离地表三十公里内,到了离开地表一百公里的地方,空气已经稀薄到不及海平面的百万分之一了。相比于地球6370公里的半径,大气层确实绝对是一层超薄的薄膜,地球的外衣如同最轻薄的丝绸。在20-30公里的平流层中,存在着臭氧集中的臭氧层,臭氧的功能是能吸收紫外线并转化成热能,是地球上一切生命的天然保护伞,没有臭氧层,来自太空的辐射会迅速伤害我们。但上个世纪科学家们意外地发现,从七八十年代开始,大气中的臭氧层明显减少,并且在南极上空形成臭氧空洞。1992年,在南极上空甚至出现了超过2300万平方公里的,达到南极大陆面积一倍半的巨大的臭氧空洞。也就是说,全球人类的生存正在受到共同的威胁。研究表明,臭氧空洞的产生和人类工业生产中排出的CFCs(氟氯碳化物)紧密相关(至于为何北半球为主排放的氟氯碳化物会导致南极出现臭氧空洞,这涉及一系列气象和物理化学原因,在此略过)。为此,1987年,27个国家签订了蒙特利尔议定书,后来缔约国增加至100多个国家,并限定1996年起全面禁用CFCs。这一事件,是从单纯的科学研究向全球性政治活动事务演变与延伸的重要案例,地球环境问题逐渐成为全球各国的重要政治议题。