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北京咋还不下雪?

 人老颠东 2019-01-05

一、北京又双叒叕没下雪?


曾经,有一种快乐叫看到下雪的南方人。

现在,有一种幽怨叫在朋友圈里看下雪的北京人。

 

在过去两周里,南京下雪了、上海下雪了、武汉下雪了、长沙下雪了、成都下雪了、广东韶关下雪了……都到了2019年了,只有北京还在翘首企盼着和雪姑娘的第一场浪漫约会。



不知是不是重庆火锅和老北京铜锅涮肉太过热情吓跑了雪姑娘,2018年下半年我国已出现降雪的地区中,只剩重庆和北京一南一北两个小圆圈隔着茫茫雪花遥遥相望。

 

这让人想起了去年同样的尴尬:在去年,2018年年初的时候,北京也是这样眼巴巴地望着全国各地人民吃着火锅唱着歌,打着雪仗堆雪人。最后经过145天的漫长等待后,北京在三月迎来了初雪。


网上热传的朋友圈气象台2018年初全国降雪形势图。

 

这世上,比幽怨更幽怨的事,大概就是幽怨重现吧。


二、北京明明已经很冷了?为什么还是没有下雪?

 

一个地方下雪需要满足三个重要的气象条件:

1.    足够的水汽

2.    天气系统的动力抬升

3.    较低的气温

 

这三个条件缺一不可,在大气中水汽含量较高的条件下,当出现抬升的天气系统时,水汽可以凝结成云致雪,并且大气层气温也要比较低,保证雪花在飘落过程中不融化,这样才能形成我们看到的白雪纷纷的景象。


我们常说谈恋爱要天时地利人和,这样看来冬天与雪姑娘的约会也是要讲缘分的,较低的气温只是下雪的基本条件之一,只有天时,没有地利人和,也只能望“雪”兴叹了。


对于南方和北方而言,这三个条件里缺的东西各不相同。


中纬度地区冬季主要的天气系统是西风带中的槽脊,其周期大概为5-7天,因此大约每隔一周就会遭遇一次天气过程,而在此过程中如果伴随有冷空气和湿空气,则会形成降雪。北方地区不缺冷空气,只缺水汽,而南方地区水汽充沛,因此当冷空气活动南下,南方地区形成降雪或者降水的可能性就会很大。


在网友们纷纷感慨“被冻成狗”的季节里,北京下雪要素里“五行缺水”。北京地处典型季风区域,冬季多为西北风,空气冷冽且干燥,水汽含量非常低,所谓“巧妇难为无米之炊”,气象上降雪也属于降水过程,现在连水汽都没有,何来降雪乎? 


尽管冬季有时会出现“回流天气”或者“倒槽”系统,可以将来自东海和渤海的水汽输送到华北地区,或者当我国东部存在强劲的西南低空暖湿气流的时候,甚至可以把来自南海和孟加拉湾的水汽源源不断的输送到华北地区,但是这样的天气系统出现频次比较低,并不能扭转平均状况。


在2017/18年和2018/19年的冬季里,天气系统来了又走,而空气干燥,哪怕抬升强劲,冷空气十足,从大气中“压榨”出点水汽成云下雪,最多只能撒几片“头皮屑”下来,带着放大镜才能在地上找到雪花,并不能形成有效降水。


所以,“五行缺水”是北京不下雪的关键。


三、为什么是北京?


北方城市这么多,为什么偏偏是北京?这确实是个值得研究的问题,除了冬季风环流的影响,城市化的发展可能也发挥着一定的作用,目前还没有具体针对这两年“贫雪”原因的分析研究工作,所以以下观点仅代表笔者自己的看法。


北京地处华北平原的北侧,西部紧邻燕山山脉,冬季北风呼啸而下,基本上是冷冽的西北风遇到的第一个超大城市。城市化高速发展使得城市下垫面发生了根本的改变:一般而言,城市地区高楼林立,地表有连片的混凝土、沥青、建筑和道路,这些下垫面不仅不透水,反照率低,蒸发和蒸腾作用很小,而且比热低,升温速度更快。高楼的存在增加了地表的粗糙度,形成城市中心弱风区域,另外城市化还形成了两种气候效应:热岛效应和干岛效应。


热岛效应(Urban Heat Island,UHI)是指由于城市下垫面具有更大的吸热率和更小的比热容,使得城市地区升温较快,导致高温的城区如同被低温的郊区包围起来的岛屿。城市热岛效应的强度,一般用城区的气温减去郊区气温的差值来表示。具体到北京冬季,北京的城市化带来明显的热岛效应,已经有了不少的研究,从最新的结果来,在夜里和凌晨,秋冬季节北京城区温度比郊区温度高3度左右。


北京中央商务区城市热岛的强度,图中表示2009~2014年以北京大兴站(代表郊区)和复兴门站(代表城市中心站)为代表评估的城市热岛效应的强度。


北京1960-2000年的城市热岛效应,等值线为0.1摄氏度,图片来自于于淑秋等(2005)


干岛效应与热岛效应通常是相伴存在的。城市下垫面缺乏天然地面所具有的土壤和植被的吸收和保蓄水分能力。因而城市空气中的水分偏少,湿度较低,形成孤立于周围地区的'干岛'。与热岛效应类似,城市干岛的强度用城区的平均相对湿度减去郊区的平均相对湿度来表示。40年来北京城市干岛强度呈上升趋势,干岛效应在季节分布上以冬季为最强,秋、春季次之,夏季较弱,干岛效应与城市化进程有密切联系,其与北京城市化率及城市热岛强度之间具有显著的高相关性,相关系数分别高达0.87和0.86。


北京城市化干岛效应强度变化及其月际分布,图片来自于郑祚芳、任国玉(2018)


所以与城市热岛效应相对应,城市中心会成为高温、弱风、相对湿度小的区域,也会成为局地晴空少云的区域,这就不难理解为什么同一个天气系统在北京周围引起下雪,而在北京市区里却下不了雪。


当然“天有不测风云”,“东边日出西边雨”,天气现象的形成具有极大的复杂性,城市化除了引起“热岛”和“干岛”以外,还有研究讨论城市化是否会引起“雨岛”,即热岛效应引起局地的热力上升气流,容易在城区及下风方向引起更多的对流降雨,但是目前对北京冬季的气候变化分析,并没有揭示出明确的“雨岛”效应,这一点比较好理解,“雨岛”一般主要在夏季比较明显,北京冬季本来就没什么降水。

 

城市化对气候的影响很多,除了影响风速,形成“热岛效应”、“干岛效应”、“雨岛效应”等,还有“混沌岛”、“雷暴岛”等效应,对城市化与气候关系的研究,是深刻理解人与自然关系的重要研究领域。古希腊哲学家亚里士多德就曾说过:“人们为了活着,而聚集到城市,为了生活得更美好,而居留于城市”,中国的城市化率从改革开放前的小于20%,发展到2017年末58.5%,到2050年将达到约80%(《2018年版世界城镇化展望》),不知道那时候的北京冬季会是什么样的。


四、气候背景场

 

与多年平均的初雪日期11月29日比较,2018/19年的初雪时间确实来得非常非常晚,到了1月份还没有像样的降雪,这不正常。然而,这还不算是历史极值年,上一个冬季的2017/2018年,从2017年10月23日到2018年3月17日,北京整整145天没有有效降水,直到3月17日才下了第一场雪。

 

尽管不正常,但是把这异常的降水放到更大的尺度上来看,又是正常的,我国地处典型的季风区域,季风的最大特点即为降雨量的季节分布不均,以北京为例,降雨主要出现在夏季的7月和8月,可占全年总降水量的80%,其他月份降雨量非常少,一般而言,冬季三个月平均降水量不超过10mm,占全年总降水量仅为2%左右,因此,北京冬季降雪本来就是比较困难的事情。


降水集中在夏季,这意味着雨季的降雨常以暴雨形式出现,动辄出现洪涝,比如近几年7月中下旬北京总是会下暴雨;而其他季节则长期缺水,动辄出现干旱,所以季风区是世界上旱涝灾害比较频繁的区域。

 

如果把北京与同纬度的纽约相比,这种对比就非常清楚,纽约年降水量是北京的两倍,并且在各个月份基本平均分布,平均每个月都有100mm左右的降水,所以不容易出现长时间的极端的干旱和极端的洪涝现象。


北京降水(bar)和温度(曲线)与同纬度的纽约相比,北京季风特征明显,而纽约明显是湿润的气候,全年降水平均分布


五、雪——甲之蜜糖乙之砒霜?


300多年前的康熙五十四年(1715年),那个冬天北京也是一场雪都没下,康熙皇帝还非常开心“今年无雪甚好,朕实不要雪”。


站在一个勤政爱民的皇上的角度,当然不下雪也有不下雪的好处,最大的好处就是“温暖”,免受暴风雪侵扰,贫苦的百姓少一点冻馁之苦。试比较下纽约的冬季,三个月加起来降水量接近300mm,如果以降雪的形式出现,所有降雪累积起来会超过2米(一般而言,1mm降水约等于6-10mm降雪),大风、暴风雪,这日子也不好受,不下雪的日子里我们可以在网上“云”玩雪,并自我安慰不下雪的日子可以“大庇天下寒士俱欢颜”,还可以减少一些交通事故,也不完全是坏事嘛。


2018年12月1日,乌鲁木齐大雪导致机场临时关闭,多条高速公路进行管制。

 

当然,不下雪也就没有以下这些乐趣了。


2009年俄罗斯圣彼得堡的大雪,战斗民族果然连下雪风格都很彪悍,酸爽!


在银装素裹的天地间自由奔跑,谁不会这样情不自禁地傻笑呢?


日本的立山黑部,这个地区每年冬天封山,到了4月中下旬开始,铲雪车开路,开辟出车道,高达20米的雪墙林立。


每年俄历1月6日(公历1月18或19日)俄罗斯人庆祝主显节(Epiphany),庆祝方式就是:在午夜前后(因为白天不够冷么?)跳到冰水里,在冰水里净化心灵,男女老少齐上阵。


日本人默不作声,他们正在忙着办一场马拉松比赛,雪下得很大。


风雨送春归,飞雪迎春到。没有雪的冬天,似乎总感觉缺少了些什么。笔者也同广大北京人民一起盼望着天时地利人和的条件早日达到,完成与雪姑娘的浪漫约会。


来源:中国科学院大气物理研究所

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