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瀋陽現萬米絕美丁達爾效應!
美翻了!一場“視覺盛宴”來襲
11月12日,瀋陽出現萬米丁達爾效應,現場蔚為壯觀。
當陽光穿透雲層,傾瀉而下透出大片亮光,人們在感嘆這樣的場景如此靜謐而神聖的同時,也會心生疑問,這難道是傳說中的“聖光普照”?
其實,這種現象叫雲隙光,在西方國家也被稱為“耶穌光”或“上帝之梯”。它的出現常常使人聯想到歐洲教堂中,陽光透過耶穌受難像上方的玻璃窗照射在十字架上。除此之外,這種被譽為具有最多暱稱的大氣光學現象,還有諸如天使階梯、倫勃朗光線、曙暮輝等稱呼。在許多電影、畫作、動漫中,灑落地面的雲隙光也常常被作為神聖、崇高、救贖的象徵,負責“昇華劇情”。
不過,雲隙光其實並沒有人們想象的那麼“高冷”。從科學的角度來講,這種現象與其說是“神的恩賜”,倒不如說是丁達爾效應所展現的美麗現象。
丁達爾效應,簡單來說,就是一束光透過膠體而被其中懸浮的膠體粒子散射產生可見“光束”的現象,由於膠體中的這種現象是英國物理學家約翰·丁達爾首先發現和研究而得名。雲也是一種膠體,只是這些膠體的分散劑是空氣,分散質是微小的塵埃或液滴。
那麼光線為什麼看起來是放射狀的?這是視覺效應玩的一個“把戲”。太陽光從雲層縫隙中透出,其實是平行的,但由於透視效果,像是放射狀延伸的光束。
與之相對應的,還有反雲隙光,即太陽高度角較小時,陽光穿過雲層隙縫,形成的光;若有兩道雲隙光的夾角較小,對地面觀測者來說,就好像是兩條光芒從日落的一側射出,輻合於天頂對面的東邊。其實,光線也並非真的匯聚,此時光束仍然是平行的,這仍然是視覺效應,就像是你站在筆直的馬路中間,馬路的兩頭會呈現錐形。
雲隙光看起來既美麗又神聖,但也並非特別稀有的現象。對地面的觀測者而言,只要有雲或霧遮擋住太陽,就有可能看到此現象,最重要的還是水汽與灰塵條件。因此,雲隙光在多雲的天氣比較常見;在晴朗的日子裡常發生於日落時。雲隙光比較好的觀測地點在海濱或溼氣重的山谷地區。
山川有風/日月有晨/星辰有時
西南乾熱河谷
——焚風or山谷風?
一般而言,在並不缺少降水的溼潤地區,山地的垂直地帶性是森林在下面,灌叢和草地在上面,因為低的地方水熱條件好,有利於樹木的生長,到了高處溫度降低,不利於樹木的生長,因此當海拔到達一定的高度,高山上會出現林線,也就是森林終止腳步的地方。再往上是灌叢生長的地帶,當灌叢也因溫度低等原因無法生長時,草甸和荒漠草地出現了;但在乾旱和半乾旱地區的高山上,往往森林出現在半山腰,這是由於氣團隨著海拔的抬升而飽和,最終在此產生較多降水。但在橫斷山區,存在著一種奇特的乾旱現象——河谷底部極為乾旱,植被型別主要是旱生型別,很像我國西部的荒漠地區,河谷頂部或半山地帶是溼潤的,在此分佈有森林。
EXAMPLE.
以金沙江為例,東西兩岸由於光熱條件的不同,植被的垂直分佈區域略有差異,但差異不大,不過從谷底到山脊,無論東西兩岸的山坡上都呈現出亞熱帶乾旱灌叢草叢--暖溫帶灌叢--寒溫帶暗針葉林帶--高寒灌叢、草甸帶這樣的植被分佈趨勢,這是橫斷山區乾熱河谷中常見的景象,也被稱為“倒置的垂直地帶性”。
對乾熱河谷的形成有多種解釋,其中焚風效應從氣象學原理出發較易為人們所接受,橫斷山區的山脈走向,大體上均垂直於西南季風或東南季風,氣流經過山脈時,沿迎風坡上升冷卻,發生降水。過山後,空氣沿背風坡下沉,溫度升高,溼度也顯著減少,致使河谷地區產生乾旱現象。愈向內陸,這種河谷乾旱現象愈明顯。
不過越來越多的預測和研究表明,這種解釋是不符合實際的,一是河谷中一些迎風坡降水與背風坡並無兩樣,二是解釋不了山頂森林、谷地乾旱植被的現象。有學者提出這是橫斷山河谷蒸發量過大造成的。太平洋吹來的東南季風在中國東部沿海、長江流域形成降水,無法給橫斷山區增加水汽,因而相比於同緯度的福建、浙江一代,橫斷山區熱量相當,蒸發量相當,但是降水量很少,形成了乾熱河谷。其中更多學者還用了山谷風來解釋該地區乾熱河谷的成因:山高谷深,白天太陽照不到谷底,只能曬熱河谷兩邊的山坡,空氣受熱上升,河谷空氣來填充,形成從河谷到山頂的古風,夜晚則相反,風從山頂吹向河谷,形成山風。這僅是這一地區小尺度的山谷風,還有中尺度,比如橫斷山區有許多海拔5000米以上的極高山,如梅里雪山、稻城三神山、貢嘎山等,這些極高山會形成更大尺度的山谷風;再放大了看,青藏高原就是極大尺度的熱源,它像一個加熱器一般加速了亞歐大陸與印度洋、太平洋的季風迴圈,也加速了季風對橫斷山區的熱力輸送,促進了乾熱河谷的發育。這三種尺度的山谷風疊加起來的效果就是使得乾熱的空氣順著河谷從南到北向上挺進,造成了橫斷山區的乾熱河谷現象。
得益於這裡獨特的自然條件,四川省攀枝花市的安寧河、金沙江沿岸,年均溫一般在21℃左右,這一溫度值甚至與地處熱帶北緣的雲南省西雙版納傣族自治州景洪市(21.9℃)相當;而≥10℃的年有效積溫6000--7700℃,也與景洪的7900℃相當。正因如此,以攀枝花為中心的金沙江干熱河谷,是四川省唯一能種植芒果的地區,也是我國少數幾個芒果、龍眼等南亞熱帶水果的重要產區。同時,這裡還是中國乃至全球緯度最北,海拔最高的熱帶水果生產基地。
參考文獻
[1] 席世平,壽紹文,鄭世林等.複雜地形下山谷風的數值模擬[J].氣象與環境科學,2007,No.134(03):41-44.DOI:10.16765/j.cnki.1673-7148.2007.03.005.
[2] 趙琳,郎南軍,鄭科等.雲南乾熱河谷生態環境特性研究[J].林業調查規劃,2006(03):114-117.
[3] 明慶忠,史正濤.三江並流區乾熱河谷成因新探析[J].中國沙漠,2007(01):99-104.
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[5] 趙文娟,楊世龍,王瀟.基於Logistic迴歸模型的生計資本與生計策略研究——以雲南新平縣乾熱河谷傣族地區為例[J].資源科學,2016,38(01):136-143.
【知識講解】
1.什麼是乾熱河谷
乾熱河谷是指高溫、低溼河谷地帶,大多分佈於熱帶或亞熱帶地區。區域內光熱資源豐富,氣候炎熱少雨,水土流失嚴重,生態十分脆弱。
2.我國乾熱河谷分佈
我國的乾熱河谷主要分佈在橫斷山區金沙江、怒江、瀾滄江、雅礱江、岷江和安寧河等幹流及其支流河谷的部分地段,垂直高度200-1000米,總長4105公里。
圖片來自中國國家地理
3.乾熱河谷成因
橫斷山區的山脈走向,大體上均垂直於西南季風或東南季風,氣流經過山脈時,沿迎風坡上升冷卻,發生降水。過山後,空氣沿背風坡下沉增溫,溼度也顯著減少,導致河谷地區產生乾旱現象。地理圖文綜合整理
可以說乾熱河谷主要是山河造就的“溫室”和乾旱,乾和熱是乾熱河谷的兩個基本屬性。乾熱河谷的“熱”主要由緯度低與河谷地形下沉增溫造成;“幹”主要是高山深谷地形背風坡的“焚風”效應影響的結果。除此之外,還有山谷風的影響。
試題連結
1. 在我國西南眾多的深切峽谷中分佈著許多幹熱河谷,這些河谷往往山坡林木繁茂,而谷底植被稀疏。讀中國西南地區示意圖及乾旱河谷景觀圖。完成下面小題。
(1)形成圖中乾熱河谷的原因可能是( )
A. 地處內陸,距離海洋遠,海洋水汽難以到達
B. 河流水位季節變化大,谷地植被難以存活
C. 河谷深,地處背風坡,氣流下沉增溫
D. 受副高控制時間長,盛行下沉氣流
(2)關於圖中a、b兩支氣流敘述正確的是( )
A. 氣流a是氣壓帶風帶季節移動形成的
B. 氣流b是海陸熱力性質差異形成的
C. 氣流a從太平洋上帶來充沛的水汽,使貴陽陰雨連綿
D. 氣流b從太平洋上帶來充沛的水汽,使昆明陰雨連綿
【答案】 1. C 2. B
【解析】
(1)讀圖可知,該地位於我國橫斷山區,為季風區,受西南季風和東南季風的影響,A錯;乾熱河谷與水位季節變化大無關,B錯;受南北縱列山地的影響,地處季風背風坡,下沉氣流增溫,發育乾熱河谷,C對;與副高控制時間長短無關,D錯。故本題正確選項為C。
(2)圖中ab氣流相遇形成準靜止鋒,昆明準靜止鋒主要發生在冬季,而氣壓帶風帶季節移動形成的西南季風主要在夏季,A錯;氣流b是受海陸熱力性質差異形成的亞洲高壓產生的冷氣流,B對;昆明準靜止鋒形成主要與地形有關,降水主要發生在冷氣團控制的貴陽一側,a氣流來自於冬季南移的西風帶分支,不來自太平洋,b為高緯來的冷氣團,源於北冰洋等地,CD錯。故本題正確選項為B。
2. 元謀幹熱河谷地處金沙江南岸,谷內年均溫約21℃,年均降水量約623.9mm,年蒸發量卻高達3507mm,是典型的“熱壩”地區。土橋是元謀幹熱河谷內典型的流水侵蝕地貌之一,主要由黏土、粉砂、細砂和中砂組成。元謀土橋一般發育於沖溝溝底,是由於溝底地下通道擴充套件導致區域性塌陷,或陷穴擴充套件使陷穴間地變窄,其殘存的保留原始溝底地形面的部分形成了天然橋的形態。土橋的洞高普遍大於洞寬,下圖示意沖溝上游橫剖面。
讀圖,完成下面小題。
(1)形成元謀幹熱河谷的主要地質作用是( )
A. 風力侵蝕 B. 流水侵蝕 C. 冰川侵蝕 D. 地殼斷裂下陷
(2)土橋的洞高普遍大於洞寬,其主要原因是( )
A. 土橋土層節理髮育,易崩塌
B. 雨季沖溝流水沖刷土橋頂部
C. 地震頻發,土橋中部易斷裂
D. 沖溝內流水的下蝕作用強烈
(3)元謀幹熱河谷氣候對當地產生的主要影響是( )
A. 氣候乾旱,岩層堅硬緻密
B. 泥沙沉積層厚,土橋規模大
C. 降水稀少,水土流失較輕
D. 植被稀疏,岩層抗侵蝕力弱
【答案】 1. D 2. A 3. B
【解析】
(1)根據材料可知,元謀幹熱河谷地處金沙江南岸,是青藏高原與雲貴高原隆起過程中形成的眾多斷陷河谷之一。故本題正確選項為D。
(2)土橋由黏土、粉砂、細砂和中砂組成,節理髮育顯著;受流水侵蝕作用,溝底地下通道擴充套件,導致區域性塌陷,橋洞中部缺乏支撐,容易發生崩塌,導致土橋的洞高普遍大於洞寬。故本題正確選項為A。
(3)由圖中橋面厚度、長度、橋洞高、橋洞寬等資訊可推測B正確;由材料可知,元謀幹熱河谷的蒸發量遠大於降水量,氣候乾旱,風化作用強,岩層節理髮育,岩層鬆散;岩層在經過長時間乾旱後的集中降水條件下,極易產生較強的土壤侵蝕,導致乾熱河谷內地形破碎,水土流失嚴重,故A、C錯誤;
土橋的存在說明岩層抗侵蝕力強,故D錯誤;故本題正確選項為B。
3. 閱讀圖文材料,完成下列要求
材料一 有“百里鋼城”之稱的攀枝花地處川滇交界,屬於亞熱帶氣候。近十年來,攀枝花利用乾熱河谷獨特的氣候優勢,大力發展蔬菜、水果種植,成為中國特色農產品優勢區。該地是我國三大芒果產區之一,相比於另外兩大產區——海南三亞、廣西百色,攀枝花具有“緯度最北、海拔最高、成熟最晚”三大特點。
材料二 圖為攀枝花及周邊地區乾熱河谷分佈示意圖。
(1)說明地形對該地區乾熱河谷氣候特徵形成的影響。
(2)與我國其他兩大芒果產區相比,說明攀枝花芒果的市場競爭力優勢。
(3)攀枝花農業生產由粗放的農牧業向中國特色農產品優勢區的方向轉變,說明其農業區位條件發生的變化。
【答案】
(1)因山高谷深,谷地盛行下沉氣流,氣流下沉過程中增溫且谷地熱量不易散失,導致熱(氣溫高)同時不易形成降水,導致幹(降水少)。
(2)成熟較晚,錯時上市;據周邊市場近,運輸成本較低;乾熱河谷光照充足,晝夜溫差大,果實糖分積累多,芒果品質好;地處內陸,地形封閉,受氣象災害影響小(寫夏秋季節颱風影響小也可以)。
(3)市場需求的變化;交通運輸條件改善和冷藏保鮮技術的進步;農業生產技術提高;灌溉技術改善。
【解析】
本題主要考查我國橫斷山區的自然地理環境特點、農業的區位條件及其變化等相關知識。難度一般,需要加強對圖文材料資訊的獲取與解讀,結合材料資訊以及所學地理知識分析作答。
(1)該地區山高谷深,氣流越過山峰後,在谷地盛行下沉氣流,氣流下沉過程中增溫,河谷地氣溫高,導致熱,同時下沉氣流不易形成降水,降水量少,導致幹。
(2)注意要與“海南三亞、廣西百色”相比,注意材料資訊“緯度最北、海拔最高、成熟最晚”。首先,該地芒果成熟時期晚,可避開芒果上市高峰期,優勢更強;其次,攀枝花地處金沙江干熱河谷,一方面,地處內陸,地形閉塞,受氣象災害,如颱風的影響小(三亞、百色等地地處南部沿海,夏秋季受颱風的影響強);另一方面,該地氣候乾熱,海拔較高,晝夜溫差大,有利於芒果糖分的積累,產品品質優良;最後,攀枝花距離周邊地區(如川渝地區以及周邊熱帶水果的消費市場)較近,運輸成本較低。
(3)首先,市場決定了農業的型別和規模,這種轉變體現了市場需求的變化,我國對特色農產品的市場需求量增加;其次,蔬菜、水果等易變質,該地成為中國特色農產品優勢區,產品市場面向全國,這得益於交通運輸條件的改善以及冷藏保險技術的進步;再次,傳統的農牧業生產方式粗放,該地成為我國特色農產品優勢區,這也得益於生產技術的提高;最後,該地區屬於乾熱河谷,水分條件不足,得益於灌溉技術的改善,該地特色農產品的生產條件進一步改善。
4. 閱讀圖文材料,回答下列問題。
白馬雪山地處橫斷山脈中段,該地區氣候隨海拔的升高而變化,形成河谷乾熱和山地嚴寒的特點。乾熱河谷出現在海拔2300m以下,為疏林灌叢草坡帶,生態環境極為脆弱;海拔3000-3200m,分佈著針葉闊葉混交林;海拔3200-4000m分佈著亞高山暗針葉林。下圖示意某大學科研工作者對雲南境內白馬雪山年降水量與海拔關係的調查情況。
(1)推測疏林灌叢草坡、針葉闊葉混交林、亞高山暗針葉林出現的坡向並說明理由。
(2)分析河谷內氣候乾熱的原因。
(3)該地通常在春末夏初植樹種草,以改善乾熱河谷內的生態環境,試為這種做法提供依據。
【答案】
(1)東坡。東坡隨海拔的升高降水量的變化大,海拔2300m以下降水少,氣溫高,蒸發旺盛,形成疏林灌叢草坡帶;海拔3000-3200m,降水較多,氣溫較高,分佈著針葉闊葉混交林;海拔3200-4000m降水較多,氣溫低,蒸發微弱,分佈著亞高山暗針葉林。而西坡降水量的變化較小。
(2)河谷距海相對較遠,且有高大山脈阻擋,暖溼氣流難以到達;山高谷深,暖溼氣流越過山脈到達河谷後下沉增溫,難以形成降水;河谷內人口、城鎮集中,植被破壞嚴重,加劇了乾熱程度。
(3)春末夏初,有積雪融水補給,土壤含水量較大;氣溫尚低,植物蒸騰作用較弱;該時段後,降水增多,利於植物生長。
【解析】
本題主要考查垂直地域分異規律的有關知識,意在考查學生讀圖分析問題的能力,難度較大。
(1)推測不同植被出現的坡向,要把握好兩個關鍵資訊,一是造成植被型別差異的主要因素;二是東西兩坡降水量隨海拔的變化。讀圖可知,圖中東西坡降水量差異明顯,東坡隨海拔的升高降水量的變化大,海拔2300m以下降水少,氣溫高,蒸發旺盛,形成疏林灌叢草坡帶;海拔3000-3200m,降水較多,氣溫較高,分佈著針葉闊葉混交林;海拔3200-4000m降水較多,氣溫低,蒸發微弱,分佈著亞高山暗針葉林。而西坡降水量的變化較小,所以分佈在東坡。
(2)河谷內氣候乾熱的原因,應從自然和人為兩個方面去分析,自然原因立足於當地的地理位置和地形特徵;人為原因立足於當地植被的破壞。河谷距海相對較遠,且有高大山脈阻擋,暖溼氣流難以到達;山高谷深,暖溼氣流越過山脈到達河谷後下沉增溫,難以形成降水;河谷內人口、城鎮集中,植被破壞嚴重,加劇了乾熱程度,所以河谷內降水少,蒸發強烈,氣候乾熱。
(3)在春末夏初植樹種草,主要結合此時土壤水分狀況、氣溫狀況、該時段後的降水狀況對植物生長的影響等方面去分析。從水分看,春末夏初,有積雪融水補給,土壤含水量較大;從蒸發來看,由於氣溫尚低,植物蒸騰作用較弱,易於存活。該時段後,降水增多,利於植物生長,所以應在春末夏初植樹種草。
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