雪塵(通常指風(fēng)吹雪或含塵雪)與地表覆蓋物之間的相互作用是一個(gè)復(fù)雜的過程,會對周圍環(huán)境產(chǎn)生多方面的影響,涉及水循環(huán)、能量平衡、生態(tài)、氣候和人類活動(dòng)等多個(gè)方面。以下是主要的影響:
積雪分布與水文循環(huán):
- 再分配: 風(fēng)是塑造積雪分布的關(guān)鍵力量。雪塵被風(fēng)吹起后,會在障礙物(如森林、灌木叢、籬笆、建筑物、地形起伏)的背風(fēng)側(cè)堆積,形成深厚的雪堆(雪壩)。同時(shí),迎風(fēng)面或開闊平坦區(qū)域(如農(nóng)田、草原)的積雪會被吹蝕變薄甚至裸露。
- 水資源影響:
- 水資源時(shí)空分布不均: 這種再分配導(dǎo)致融雪水在空間和時(shí)間上的分布極其不均勻。雪堆深厚的區(qū)域融雪時(shí)間更長,釋放的水更晚、更持久;而雪被吹蝕的區(qū)域融雪更快更早,甚至可能因裸露而提前蒸發(fā)。
- 影響徑流形成: 積雪分布決定了春季融雪徑流的起始時(shí)間、峰值大小和持續(xù)時(shí)間。不均勻的積雪會影響河流的流量過程線,可能增加局部洪水的風(fēng)險(xiǎn)或?qū)е履承﹨^(qū)域供水不足。
- 土壤水分補(bǔ)給: 積雪分布直接影響融雪水對土壤的入滲補(bǔ)給,進(jìn)而影響春季土壤墑情和植被生長。
地表能量平衡與局地氣候:
- 反照率效應(yīng):
- 清潔雪: 具有很高的反照率,能將大部分太陽輻射反射回太空,使地表保持低溫。
- 含塵雪/雪塵: 雪塵中的塵埃、黑碳等雜質(zhì)會顯著降低雪面的反照率(使雪變“臟”),導(dǎo)致雪吸收更多的太陽輻射,加速局部增溫和融雪。這是一個(gè)重要的正反饋機(jī)制。
- 局地增溫: 雪塵中雜質(zhì)導(dǎo)致的反照率降低和吸收的太陽輻射增加,會直接加熱其下方的雪層和近地表空氣,形成局地“熱點(diǎn)”。
- 融雪時(shí)間提前: 由于反照率降低和吸收熱量增加,含塵雪或受風(fēng)吹蝕影響變薄的積雪區(qū)域會提前融化,改變區(qū)域性的融雪節(jié)奏。
- 地表溫度: 積雪是良好的隔熱層。風(fēng)吹雪改變積雪分布(厚度和連續(xù)性),直接影響其對土壤的保溫效果。積雪薄或無雪的區(qū)域,土壤溫度更低,凍得更深;積雪厚的區(qū)域則保溫效果好。
生態(tài)系統(tǒng)影響:
- 動(dòng)植物生存:
- 保溫與庇護(hù): 深厚的積雪為許多小型哺乳動(dòng)物(如田鼠、旅鼠)和昆蟲提供重要的越冬庇護(hù)所和保溫層,使其免受極端低溫和捕食者的傷害。風(fēng)吹雪形成的雪堆對此至關(guān)重要。
- 食物獲取障礙: 過厚的積雪或堅(jiān)硬的雪殼也會阻礙大型草食動(dòng)物(如鹿、麋鹿、馴鹿)覓食,可能導(dǎo)致冬季食物短缺和死亡率上升。
- 植被:
- 物理損傷: 高速移動(dòng)的雪塵顆粒(冰晶)對植物幼苗、嫩枝和針葉有磨蝕和物理損傷作用。
- 積雪覆蓋保護(hù): 適度的積雪覆蓋可以保護(hù)植物(尤其是幼苗和多年生草本)免受凍害和冬季干燥風(fēng)的傷害。風(fēng)吹雪導(dǎo)致的積雪分布不均,可能使部分植物失去保護(hù)。
- 水分脅迫: 積雪被吹蝕的區(qū)域,土壤可能因裸露而水分蒸發(fā)加劇,春季融雪水補(bǔ)給不足,增加植物在生長季初期的水分脅迫風(fēng)險(xiǎn)。
- 土壤過程: 積雪分布影響土壤凍融深度、濕度、微生物活動(dòng)以及養(yǎng)分循環(huán)。
大氣環(huán)境與空氣質(zhì)量:
- 能見度降低: 強(qiáng)烈的風(fēng)吹雪(雪暴)會顯著降低能見度,對交通安全(航空、公路)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
- 空氣污染物傳輸: 雪塵可以攜帶吸附在其表面的污染物(如工業(yè)排放物、沙塵、黑碳)進(jìn)行長距離傳輸。
- 二次揚(yáng)塵: 在積雪被吹蝕殆盡或春季融雪后,裸露的地表(尤其是干燥、疏松的土壤)更容易在風(fēng)力作用下再次揚(yáng)起沙塵,影響空氣質(zhì)量。
人類活動(dòng)影響:
- 交通: 風(fēng)吹雪是冬季造成道路封閉、交通事故和航班延誤的主要原因之一。清除道路上的吹積雪需要耗費(fèi)大量人力物力。
- 基礎(chǔ)設(shè)施: 雪壩堆積在建筑物、圍欄、能源設(shè)施周圍,可能造成結(jié)構(gòu)荷載過大、入口堵塞、設(shè)備損壞等問題。
- 雪崩風(fēng)險(xiǎn): 風(fēng)吹雪是形成雪崩的重要觸發(fā)因素之一,特別是在陡峭的山坡上,風(fēng)將雪搬運(yùn)并沉積在不穩(wěn)定的位置形成雪檐或風(fēng)板層,極易引發(fā)雪崩。
- 水資源管理: 積雪作為重要的“固態(tài)水庫”,其分布和消融對農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電、城市供水至關(guān)重要。風(fēng)吹雪導(dǎo)致的積雪再分配和含塵雪加速融雪,給水資源預(yù)測和管理帶來挑戰(zhàn)。
- 冬季旅游與娛樂: 積雪分布直接影響滑雪場運(yùn)營、雪地摩托路線、越野滑雪等活動(dòng)。風(fēng)吹雪可能破壞雪道,也可能在有利地形堆積出優(yōu)質(zhì)的雪層。
總結(jié):
雪塵與地表覆蓋物的相互作用,核心在于風(fēng)對積雪的再分配作用以及雪中雜質(zhì)對反照率的影響。這兩個(gè)過程共同塑造了冬季和早春的地表環(huán)境格局,通過改變水資源的時(shí)空分布、地表能量收支、微氣候條件,深刻地影響著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、區(qū)域氣候反饋、大氣環(huán)境質(zhì)量以及人類社會的生產(chǎn)生活。理解這種相互作用對于預(yù)測氣候變化影響、管理水資源、防范自然災(zāi)害以及保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)都至關(guān)重要。