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科普文章

秦岭为何能够“一夫当关,万云莫开”

发布时间:2021-04-19
 

袁帅

 

唐代诗人李白在《蜀道难》中有一个名句:一夫当关,万夫莫开。而实际上,横亘在四川盆地与关中平原之间的秦岭山脉不仅能够让人走的蜀道变得艰难,而且也让云走的“蜀道”变得艰难。

这是我在21年4月5日16点左右拍摄的一张照片(图 1),此时飞机正在由南向北跨过秦岭山脉。云层几乎笼罩了整个四川盆地,而到此戛然而止,秦岭山脉以一山之力,阻挡了云层向北方的延伸,形成了云的分水岭。正可谓是“一夫当关,万云莫开”。

 

图 1

 

通过风云四号卫星的云图(图 2),我们可以清晰地看到一个从东南亚延伸到中国境内的一个大的云带(四川盆地包含在内)。我们放大局部的云图(图 2右中,红线标注的位置大概就是拍摄图 1时所在的位置,图 3则更加详细地展示了拍摄照片的一个情况),可以看到云层几乎是在秦岭由南向北即将出山进入关中平原的地方,停下了脚步,给关中平原留下的是晴空万里。那秦岭到底为什么,可以凭借一己之力,阻挡这个从东南亚远道而来的云层北上的步伐呢?

图 2

图 3

要说明这个问题,我们首先要谈谈云是什么以及云是怎么形成的。维基百科的解释是:云是大气层中以水为主,包含其他多种较少量化学物质构成的可见液滴或冰晶集合体。通俗来说,我们可以理解为大气中的漂浮着的水或者冰。当然一般来说这些水或者冰,是存在于相对比较高的高空的,地面附近的云一般不叫云,我们叫做雾。

我们知道,大气中是含有水汽的。在我们身边的大气中,水是以气态形式存在,这样的水我们是看不见的,我们能看见的只有液态的水或者固态的水(冰)。

另外,我们应该明确一个概念,大气中的水汽含量是有上限的:我们可以类比溶解现象。如同水里面溶解食盐,食盐太多,水就无法进一步溶解食盐了,只能让食盐以固态形式存在。我们的大气承载水汽的能力也是有上限的,我们称之为饱和水汽压,如果水汽含量过多,就只能以液态或者固态的形式存在。饱和水汽压是与温度有关的,温度越高,饱和水汽压越高,温度越低,饱和水汽压越低。我们还需要知道一个地理的基本知识,就是大气温度随着海拔高度的升高是会降低的,海拔每升高1km温度会降低大约9.8℃。

基于以上知识,我们就可以解释为什么会形成云。假设一个气团含有的水汽含量还没有超过上限,那如何才能形成液态或者固态的水,也就是成云呢?水汽含量不变,就只能是水汽的承载上限降低,也就是温度下降,换句话说,就是海拔的抬升。一般情况,海拔抬升的方式包括:对流抬升、地形抬升,天气系统引起的抬升……而我们这里的成云现象,应该是西南而来的湿润气流(天气图可见,图 4),遇到秦岭山脉的地形引起的抬升,形成了云。那么就剩下最后一个问题:为什么云至此为止,不再向北延伸了呢?

图 4

我们要知道,这个云与无云的分界线,在秦岭即将出山进入关中平原的地带,自此往后,秦岭山脉海拔开始下降,西南而来的水汽不再有地形抬升,反而随着山脉海拔的降低开始下沉。气流过山的过程中,把超过饱和水汽压的水汽凝结成为液态水,继续成云需要的温度不断下降,但是因为地形的缘故,海拔高度降低,温度升高,大气中可以承载的水汽含量增加,因此也就没有了水汽凝结为液态水,也就没有了云的形成。

这就是为什么秦岭能够“一夫当关,万云莫开”。我们大概可以这样描述:西南而来的湿润空气劳师以袭远,而秦岭山脉的抬升就是诱敌升入,因为温度的降低,水汽承载力不断下降,导致不断地成云,不断消耗水汽;最后山脉一改海拔抬升、温度降低之势,利用海拔降低温度升高的性质,环境承载水汽的能力突然提高,一举歼灭“来犯之云”,再无云可生成。以上内容就是秦岭“一夫当关”的秘密。

 

  

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