霜凍和霜是一回事嗎?-新華網
新華網 > > 正文
2024 10/23 14:00:08
來源:科普中國

霜凍和霜是一回事嗎?

字體:

今天是霜降,是二十四節氣中的第十八個節氣,也是秋季的最後一個節氣,標誌着秋季到冬季的過渡。

進入霜降節氣後,影響中國的冷空氣活動越來越頻繁,尤其在江南、華南地區,氣溫的起伏愈發明顯;而西北、東北的部分地區早已呈現出一派“寒風落葉”的初冬景象。就全國平均而言,霜降是一年之中晝夜溫差最大的時節。

霜降節氣,最突出的特徵是霜,在生活中,我們看天氣預報的時候,除了霜也會聽到“霜凍”這個詞,霜和霜凍是一回事嗎?

什麼是霜

霜是近地面空氣中的水汽在地面或地物上直接凝華而成的白色疏鬆的冰晶,通常在晴朗的夜間出現,因為此時地面或地物的溫度會迅速下降到0℃以下,使得空氣中的水汽能夠直接凝華成固態的冰晶。霜的形成需要兩個基本條件:一是空氣中含有足夠的水汽,二是地面或地物的溫度必須低於冰點。

霜和霜凍是兩個概念

霜凍是指氣溫迅速下降,地表溫度驟降到0℃以下,使農作物受害甚至死亡的現象。霜是一種天氣現象,而霜凍是一種農業氣象災害。霜的形成主要依賴於近地表的溫度和水汽含量;而霜凍的形成則主要是由於氣溫的急劇下降。霜對大多數物體的影響較小,主要是一種視覺上的變化;而霜凍則對農作物等具有破壞力。

雲南省迪慶藏族自治州香格里拉市,植物上結了霜(圖片來源:新華社)

什麼是霜凍線

每到秋季,在天氣預報圖中,我們就會看到一根根“帶刺”的紅色線段、線條或線圈,彎彎扭扭地爬在天氣圖當中,像蚯蚓爬過的痕跡。這些到底是什麼線?預示着什麼?

全國降水量預報圖10月17日14時-18日14時(圖片來源:中央氣象&)

這些線叫作霜凍線,是指地表溫度為0℃的一條曲線,它是劃分霜凍區域的標誌。霜凍線只出現在降水量預報圖中,在氣溫、大風預報圖中則不會看到。霜凍線通常以紅色或其他醒目的顏色標注,以區別於其他氣象要素的信息。這條線將預報區域劃分為兩個部分,紅線上的“刺”所指向的區域容易出現霜凍災害,沒有“刺”的一側則是相對安全的區域。

全國降水量預報圖10月19日08時-20日08時(圖片來源:中央氣象&)

霜凍線和0℃線是兩條線

在氣象學中,還有另外一條線叫0℃線,通常指的是某一時刻或某一時間段內,氣溫為0℃的等值線。

這兩條線是很容易區分的。霜凍線的位置更接近地表,受地表溫度的影響較大;而0℃線則位於距離地面約1.5米處,受整個大氣層結的溫度狀況影響。霜凍線是指地表溫度為0℃的曲線,而0℃線則是指氣溫為0℃的等值線,在不考慮晴空輻射等因素情況下,日最低氣溫達到2℃~4℃,地表溫度就能達到0℃,便可能産生霜凍。霜凍線主要用於農業氣象災害的預測和防護;而0℃線則更廣泛地應用於氣候區劃、建築設計等多個領域。

圖中藍色的線條為0℃線(圖片來源:中央氣象&)

霜凍線的特點

霜凍線的位置並非固定不變,而是隨着季節、天氣系統和地形地貌的變化而移動。在秋季和冬季,隨着氣溫的逐漸降低,霜凍線會向南移動,覆蓋更廣泛的地區。而在春季,隨着氣溫的回升,霜凍線則會逐漸北移,縮小其影響範圍。

霜凍線的位置和移動趨勢受到多種因素的影響,包括大氣環流、地形地貌、海洋溫度、植被覆蓋等。例如,在山脈地區,由於冷空氣下沉和輻射冷卻作用增強,霜凍線可能會更早地出現在山谷和低窪地區。而在海洋附近,由於海洋的調節作用,霜凍線的移動可能會相對滯後。

霜凍線具有明顯的區域性和季節性特徵。不同地區由於氣候條件和地形地貌的差異,霜凍線的位置和移動趨勢也會有所不同。

霜凍線的影響

霜凍線所覆蓋的區域,當地表溫度降至0℃以下時,農作物容易受到霜凍的損害。這種低溫條件會破壞作物的細胞結構,導致葉片和莖部組織受損,嚴重時甚至可能導致植株死亡。霜凍發生後,作物的生長周期可能會被延遲,導致收穫時間推遲,影響農業生産的節奏和計劃。

霜凍不僅會降低作物的存活率,還可能影響果實的形成和發育,導致産量顯著下降。同時,霜凍後的作物往往品質降低,如口感變差、營養價值降低等,影響市場競爭力。

霜凍線的預測

預測霜凍線主要依據前期的地表溫度實況,並綜合參考模式預報的冷空氣移動速度、地表溫度及最低氣溫等因素。

對於平流型霜凍,預測的關鍵是掌握冷空氣的移動方向和速度。冷空氣的到來往往伴隨着氣溫的急劇下降,因此準確預測冷空氣的移動路徑和速度對於確定霜凍線的位置至關重要。

在不考慮晴空輻射等因素的情況下,日最低氣溫達到2℃至4℃時,地表溫度就可能降至0℃。預報員可以據此結合模式預報結果,初步劃定霜凍線的位置。

霜凍線的位置和移動還受到地形和環境的影響。例如,地勢低窪的地區由於冷空氣下沉增溫,可能較晚進入霜凍區;而靠近湖泊或江河的地區由於水體對氣候的調節作用,可能較晚出現霜凍。

應對霜凍有7招

霜凍會對農業生産産生一定危害,因此,重點要在農業領域採取應對措施,主要方法有:

熏煙法:在霜凍來臨前1小時左右,點燃能産生大量煙霧的物質,如秸稈、雜草等。這些煙霧能減少地面熱量的散失,使近地面空氣溫度提高1~2℃,從而保護作物免受霜凍危害。

灌水法:在預計有霜凍出現的前一天傍晚進行田間灌水。水分蒸發和凝結過程中會釋放潛熱,有助於保護地面熱量,提高土層溫度約2℃,並延緩地表附近溫度的降低。但需注意,馬鈴薯在結薯期不宜採用此方法。

遮蓋法:使用稻草、雜草、塑料薄膜等覆蓋作物。這種方法能直接提高土溫和作物周圍的溫度,一般能提高土溫1-3℃,甚至高達6-7℃,有效防止霜凍。

施肥法:在霜凍來臨前3-4天,於作物田間施上廄肥、堆肥和草木灰等。這些肥料在分解過程中會釋放熱量,既能提高土溫,又能增加土壤團粒結構,提高地力,從而增強作物的抗寒能力。

風障法:在霜凍來臨前,於田間向西北面設置防風障。防風障能有效阻擋寒風侵襲,減少冷空氣對作物的直接影響,使農作物避免受低溫霜凍的危害。

噴施生長調節劑:在霜凍來臨前一天或發生凍害後噴施營養液或生長調節劑,如磷酸二氫鉀等,以增強作物的抗性,預防或減輕凍害。

加強田間管理:及時進行中耕除草、培土和排灌,保持土壤濕潤狀態。增施磷鉀肥、葉面肥或草木灰等熱性農家肥,促進植株生長,增強禦寒能力。

另外,根據霜凍線的位置和變化趨勢,合理調整作物種植結構,選擇耐寒性強的作物品種和適宜的種植時間。為農民提供農業保險服務,減輕霜凍等自然災害對農業生産的影響。

作者:王元紅 天氣氣候高級工程師

【糾錯】 【責任編輯:孫曉倩】