天上吹风是什么原因造成的(吹风是怎么回事)天上吹风是什么原因造成的(吹风是怎么回事)

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天上吹风是什么原因造成的(吹风是怎么回事)

天上吹风是什么原因造成的(吹风是怎么回事)

2020年4月底,中国宣布#2020珠峰冲顶测量开启#

然而半个多月过去了,我们的测绘队员们依然没有成功登顶珠穆朗玛峰,他们遇到了什么问题?

从近期的新闻报道看,恶劣的天气和途中过深的积雪给攀登活动造成了困难,在冲顶道路没有打通之前,队员们不得不返回大本营休整待命。为什么珠峰的天气如此恶劣?此前有人建议使用无人机代替人类登顶测量,无人机真的可以携带设备登顶珠峰吗?今天我们就来讨论这些问题。

不同人眼中不同的珠峰

在我们大多数人眼里,珠穆朗玛就像是裹着一袭洁白藏袍的美丽女神,巍峨、庄严、安静、祥和。她屹立在青藏高原南缘,温柔地俯瞰着大地,大多数时间,她被丝一般的云霭包裹,又忽然,风拂去轻纱,向世间展现她挺拔的身形。

珠穆朗玛峰

而对于攀登者而言,珠穆朗玛峰却是一处挑战人类极限的险恶之地。这里高寒缺氧、绝壁冰崖、狂风肆虐、气候诡谲,只有体力、耐力、技巧和意志力超群的勇士才敢于挑战她,为了登顶而死去的登山者已超过300人,他们中的许多人至今依然倒卧在登山路上,长眠在女神冰冷的怀抱里。大多数登山者都死于恶劣的气候和突如其来的暴风雪,那么珠穆朗玛峰的气候究竟是怎样的呢?

挑战珠峰的登山者

珠峰的气候

先说温度

地球表面的温度是从哪里来的?主要来自太阳。地心确实很热,但几十千米厚的地壳将地热隔绝,只有极少能传到地表;阳光中的可见光谱和红外光辐射撞击地表并加热地面,然后地面通过热辐射加热地表的空气。空气总体上是热的不良导体,但空气中的一些分子比如二氧化碳和水蒸气是温室气体。

当空气受热时,它会因膨胀而降低密度,于是热空气上升形成热对流,直到密度与周围空气密度相同。热空气在上升的过程中随着压力的降低其温度也会降低,温度随高度降低的速率被称为绝热递减率,这个速率受复杂因素影响,大致在每千米5.5℃~9.8℃之间。

珠穆朗玛峰顶的气温非常低,夏季最高温度仅-19℃,平均气温在-36℃左右,而1月份的最低气温可能降至-60℃,许多登山者就是被冻伤截肢甚至冻死。

艰难的攀登

再来说说风

珠穆朗玛峰地处北纬28度。熟知地理的你一定想到了一个词:“马纬度”,受副热带高压的影响,北纬30度附近的许多地区常年无风。但是!但是!珠穆朗玛峰附近却并不是一个没有风的地方,相反,这里常年狂风大作,山顶风速高达160公里/小时。这是为什么呢?

珠峰的海拔超过8800米,峰顶穿过大气对流层顶,接近平流层。这里空气密度不到海平面的1/3,摩擦力低,加之地球自转和科里奥利力的作用,对流层上方常常会形成副热带高速喷射气流,这是珠峰顶部经常刮大风的原因之一。高空急流是一个有趣的问题,并且也比较复杂,限于篇幅,我们将在以后专门讨论。

北纬30度附近的高空急流

明明天气很好,为什么登山者会遭遇暴风雪?

五月是攀登珠峰最好的时节,由于印度洋季风尚未形成,喜马拉雅山脉一线主要刮干燥的西北风,并无降雪。即便如此,登山队员们还是会遭遇强烈的暴风雪,这又是为什么呢?

山区往往是多风的地带,除了前边提到的高速喷射流,阳光对地面的加热以及地面热辐射作用也是风形成的关键因素。白天,由于热空气沿着山坡上升,在山的附近形成低压区,风向上吹;而到了夜晚,山峰四周的空气释放热能而变冷、密度增大,于是冷气团顺着山坡向下流淌,一直吹到山谷,这就是山风。

山风的形成

当然,在连绵起伏的高原山脉地区,风的形成受地形的影响而复杂起来。不过万变不离其宗,风的方向总体遵循热对流以及由此带来的大气压力梯度变化的影响。

高原山脉的风会更复杂

如果山峰更高更陡峭、风的速度更大一些,气流的局部变形会变得更加严重。岩石嶙峋的表面、高高的山脊、陡峭的悬崖与山谷,所有这些因素结合在一起,产生了不可预测的空气流动模式和湍流

急风在越过山峰之后形成涡流

越过山脉的空气受到地形的影响,会在被迫上升的过程中被压缩,一旦越过山顶,冷却的气流会以相当大的力向下倾泻,而下方已经有空气,于是气流会上下反弹,产生湍流、涡流和强大的垂直波,这种垂直波能一直向前延伸到很远距离。与海浪相似,这种现象被称为山浪。

山浪

我们知道,由于喜马拉雅山脉的高海拔,加之每年有几个月受到印度洋季风的影响,这里大部分地区终年被冰雪覆盖。当强烈的空气湍流吹拂积雪表面时,它会将松软的新雪剥离并吹到空中,形成风吹雪。这也是为什么我们看珠峰周围晴空万里,而登山队员却被暴风雪困在山上进退两难的重要原因。

风吹雪

谈一谈无人机上珠峰的问题

有些朋友可能会说,既然攀登珠峰如此危险,搞不好要付出生命的代价,为什么我们不直接坐直升飞机登顶,或者让无人机携带设备投放到山顶去测量呢?

这是一个好问题。

历史上仅有过一次直升机登顶珠峰的事件。2005年5月,法国飞行员驾驶一架改装过的欧直AS350 B3直升机降落(准确地说是停留)在了珠穆朗玛峰的山顶,为了不压塌峰顶的积雪酿成事故,4分钟的时间里直升机实际上是触地悬停的状态。

法国飞行员迪迪埃·德尔萨尔和AS350 B3

许多型号直升机的最大升限可以超过1万米,为什么只有一架飞到了珠峰顶端?

因为风。

珠穆朗玛峰顶强烈的气流对于任何螺旋桨飞机来说都是致命的威胁,由于珠峰周边还有许多座海拔在7000米以上的高山,因此这里到处都是琢磨不定的湍流、涡流、垂直波和剪切波。当高空空气干燥时你完全看不见它们,而一旦陷入这些无形的气流陷阱,没有任何一个飞行员能够侥幸逃脱。

珠峰顶部的乱流是飞行员的噩梦

同样的道理也适用于旋翼无人飞行器。一方面在边境地区未经允许不得放飞无人机,即便是允许你飞,飞手们还是需要重点考虑风的影响。这里海拔高、温度低、空气稀薄,现有无人机的搭载能力大打折扣,同时也更容易被复杂气流裹挟而坠毁。因此到目前为止只有极少数人在山顶放飞无人机进行高空摄影,指望它携带沉重的勘测设备从山下飞到山顶搞测量,目前看来还不现实。

无人机不适合在珠峰地区飞行

做一个回顾:

我们总是梦想着去征服自然改造自然,而在大自然面前,人类总是渺小的,我们需要认清自己的能力,顺势而为

珠穆朗玛峰海拔超过8800米,它刺穿对流层,由此也受到北纬30度附近游动的高空激流影响,山顶时常狂风大作。

由于地面热辐射以及复杂地形的关系,珠穆朗玛峰地区经常会因为空气热对流而刮起大风,连绵起伏的喜马拉雅脉使风形成湍流和涡流,低温和风吹雪对于登山者来说是严峻的考验。

同样因为风,珠穆朗玛峰成为航空器和无人飞行器的禁区,你不仅需要资金、技术和胆量,更多地需要运气。

冲击顶峰

我们的测量队员们已经整理行装再出发,若运气好,他们将在一周内登顶并取得珠峰的测量数据,祝他们成功!

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