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1.雪的密度范围在每立方厘米0.05至0.10克之间。
2.雪的密度是指单位体积积雪的重量,通常以克每立方厘米(g/cm3)计量。
3.雪密度与雪深相乘得到雪压,这是衡量积雪压力的重要指标。
4.雪密度还包括干雪、融化的水和水汽在单位雪盖体积中的质量总和。
5.雪密度的计算可以通过搏漏雪压除以雪深得出。
6.在土壤温度、空气温度和湿度、气候环境变化的研究中,雪密度是一个关键参数。
7.在道路通行性判断、冬季道路建设、建筑屋顶荷重确定等方面,雪密度也是必不可少的考量因素。
8.雪密度测量常用的方法有称重法和融化雪水量法。
9.积雪层是一个高度非线性的动力系统,影响其密度的因素众多且关系复杂。
10.积雪密度的变化本身也不简单,难以用线性方程描述或观测现象表达。
11.尽管如此,由于积雪密度的重要性,研究其变化过程和内在原因对于积雪预测和模型参数化至关重要。
一、积雪的散碎密度
12月10日至11日,北方多地迎来今冬首场降雪。降雪后,许多人有这样的疑问:明明积雪能达到十几厘米了,可为何气象部门发布的降雪量却只有十几毫米?
雪深观测图\王苑
其实,“降雪量”和“积雪深度”是不同的概念。积雪深度是指从雪层表面到雪下地面之间的垂直深度。那我们如何测量出雪的“身高”呢?
在气象地面观测实现全自动化之前,积雪深度由观测员使用量雪尺进行测量,测量时需选择平坦、开阔,具有自然下垫面地方,将量雪尺垂直地插入雪中至地表为止,依据雪面所遮掩的尺上刻度线,读取积雪深度。
超声波雪深观测仪
随着地面观测实现全自动化,超声波雪深观测仪现已成为测量积雪深度的自动化设备之一,通过测量超声波脉冲发射到雪层表面并折返的时间,计算出传感器探头到目标的距离,实时自动测量和记录雪的厚度变化,实现自动化连续监测雪深,减少人工测量带来的误差和不确定性,为气象、交通运输、农业等领域提供重要的参考信息。
超声波雪深观测仪
有时,大家也会疑惑,明明雪花漫天飞舞,但为何气象部门却说降雪量级是“小雪”?
(知识点:气象部门将降雪量分为7个等级,是根据一定时间内的降雪融化后的降水量来定义的。比如“小雪”是指降水量12小时内达0.1至0.9毫米或24小时内达0.1至2.4毫米的降雪过程,“暴雪”是指降水量12小时内达6.0至9.9毫米或24小时内达10.0至19.9毫米的降雪过程。)
这是因为气象部门发布的“降雪量”,其实是雪融化成水后对应的“降水量”。那用什么手段来测量雪的“体重”呢?
我们可以利用“称重式降水传感器”来测量降雪量。它是个高1.5米、直径1.05米的“胖家伙”。它的外围有一圈金属防风“围脖”,用来降低风对测量准确性的影响。防风圈内的承水口用于收集雪花,当雪花进入集水桶融化成水后,桶内的重量就会增加,传感器会将重量变化转换为电信号,通过对电信号的采样及计算,得出降雪量的数据。为了防止桶内收集的水出现冻结或蒸发现象,集水桶的表层还加入了防冻液和抑制蒸发油,以保证测量的精准性。
在2022年北京冬奥会的比赛现场,超声波雪深观测仪和称重式降水传感器就发挥了重要作用。由于高山滑雪项目对赛道雪的密度有着严格要求,需要时刻监测雪深以便提前进行处理。两类设备作为固态降水类现象的直接观测设备,为超级大回转、滑降等高山滑雪类全类比赛提供了重要的数据依据,发挥了精密监测的作用。
称重式降水传感器
李白曾用“燕山雪花大如席”来形容雪花之大,但事实上,就算是单片很大的雪花也是很轻的。通常情况下,在北方,称重式降水传感器所收集到8至10毫米厚度的降雪融化成水后,相当于降水1毫米;而在南方,传感器收集到8至10毫米厚度的降雪融化成水后,相当于降水1.2毫米。可见,同样厚度的雪,南方的往往比北方的更“重”一些。
中国华云气象科技集团有限公司与中国气象报社联合出品
策划:郝静张晋
作者:赵旭玫周扬
来源:中国气象
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