一維和二維固體

[拼音]:fengchuixue

[英文]:snowdrift

由氣流挾帶起分散的雪粒在近地面執行的多相流,又稱風雪流,簡稱吹雪。它是一種較為複雜的特殊流體,有較大的危害性。

形成機制

起動風速和雪的輸送是風吹雪的主要形成過程。前者是指使雪粒起動執行的臨界風速,它的大小既和雪的密度、粒徑、粘滯係數等有關,又與太陽輻射、氣溫、地面粗糙度等外界條件相關。一般情況下,氣溫從-23℃升至-6℃時,1米高處地面雪的起動風速是在4米/秒左右。達到起動風速後,氣流沿積雪表面呈現為水平與垂直方向的微小渦旋群把雪粒捲起,並以跳躍、滾動、蠕動和懸浮形式在地面或近地氣層中執行。氣流對雪的輸送長度可從數十米到數百米,取決於風蝕雪面的狀況。風吹雪輸送率與風速成函式關係(圖1 )。以0~10釐米這一層雪粒最多,且隨高度的變化具有成層分佈的規律。

風吹雪對自然積雪有重新分配的作用,它所形成的積雪深度要比自然積雪厚 3~10倍。雪粒如吹經平坦開闊地面,則風力以摩擦損失為主,能量損失少,雪粒便隨風執行並形成各種吹蝕微形態。若吹經起伏變化大的地面,不僅摩擦阻力增大,同時形成因地形(物)區域性變化,產生的渦旋阻力,使風速急劇減小,導致雪粒的大量堆積。堆積形態多種多樣,如雪簷、雪堤、雪丘、雪舌、波浪式雪堆等。

型別和分佈

依據雪粒的吹揚高度、吹雪的強度及對能見度的影響,可分成3類:

(1)低吹雪,指地面上的雪被氣流吹起貼地執行,吹揚高度在 2米以下。

(2)高吹雪,指較強氣流將地面雪捲起,吹揚高度達2米以上,水平能見度小於10公里。

(3)暴風雪,指大量的雪隨暴風飄行,風速達17.2米/秒以上,伴有強烈降溫,水平能見度小於1公里(天空是否有降雪難以判定)。風吹雪既有季節性的,也有全年不停的風吹雪。

主要分佈在歐亞大陸、北美、格陵蘭及南極冰蓋等地區,而且頻繁出現。中國分佈在西北、內蒙古、東北、青藏高原和西南地區。

危害和預防

風吹雪嚴重影響交通運輸、工礦建設和農牧業生產。如1978年2月新英格蘭暴風雪,造成10億美元的損失。1985年10月,吹雪災害影響青藏高原,受災面積相北中國的江蘇和山東兩省面積之和。目前,中國已在風吹雪物理研究等方面取得進展,並在野外觀測、風洞模擬實驗及大型防護工程等方面取得一些成效,總結出“導”(各種型式和規格的導雪設施,如下導風柵等,圖2)“改”(提高路基、修善邊坡、開挖儲雪場等)、“阻”(不同規格和結構的阻雪柵和防雪林等)、“除”(機械除雪與物理化學融雪)等一套有效的綜合治理措施。