剖析西北利亚寒流:是新增空间制造了冷高压?

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每到秋分 , 北回归线南移 , 欧亚地球岛就慢慢进入隆冬 。
按照热胀冷缩原理 , 北半球的欧亚大陆降温后 , 地表至大气层的空气会压缩其体积以增加密度 , 造成北半球空气总体积减少形成低气压;同时 , 南半球气温上升后空气膨胀形成高气压 , 其膨胀的气体应流向北半球 , 才能维持地球的气压平衡 。
可自然界偏偏反向而行 , 北半球欧亚大陆降温后却形成了一个庞大的高气压区-西北利亚及蒙古高压区(又称亚洲高压区) , 从9月至次年3月源源不断地向南方平推西北利亚寒流 , 把俄罗斯、蒙古、日本三岛、朝鲜半岛及中国北方变成冰天雪地 。
这反常规的西北利亚冷高压是如何产生的 , 其本质究竟是什么?作者有以下新解 。
热胀冷缩规律的例外
1、物质的热胀冷缩规律
自然界的物质都有固体、液体、气体三种物理状态 。 一般情况下 , 气体焓变成液体会放出热量减少体积;液体焓变成固体时 , 又会释放热量 , 再次减少物质体积 。
2、热胀冷缩规律被颠覆
水H2O , 这种物质虽然只占地球总质量的万分之二 , 却覆盖着地球表面的70.8% , 它有一个与其他物质不同的物理特性 , 即液态水相变成固态水(冰)时 , 在释放热量的同时 , 其体积会增加1/11(金属锑、铋也有这种热缩冷胀特性) 。
西北利亚高压形成的因素
1、北冰洋结冰增加了水的体积 , 水体积的增加使北冰洋上空的空间膨胀 , 形成洋面高气压区
①每年9月以后 , 太阳直射点移到南半球 , 北冰洋获得的太阳能日益减少 , 温度下降 , 开始大规模结冰;
②北冰洋结冰增加的体积(空间)规模
北冰洋有1475万平方公里 , 9月时冰雪覆盖率为50% , 次年3月时冰雪覆盖率为85% , 冰层厚度2-4米 , 冰盖区厚度达20米以上 。
如果按平均冰层厚度3米计算 , 9月至次年3月增加的水体积为:
增加体积=1475万平方公里x(0.85-0.5)x3米÷1000米x1/11=0.14万立方公里
③北冰洋6个月结冰增加的空间达1400立方千米 , 这逐步增加的空间在北冰洋上空形成高压 , 并向南方释放冷压力 。
④结冰释放的热量制造了新增空间
每千克零度的水 , 焓变成零度冰 , 会释放334KJ的热量 , 但这热量并没有引起冰的温度变化 。 热量哪去了?
作者认为:释放的热量变成了水的新增空间 , 即水相变成冰的新增空间(物理学测定的膨胀率1/11) 。
2、北大西洋暖流在北极附近形成暖高压 , 把北冰洋冷高压逼向西北利亚
①墨西哥暖流北上
起源于墨西哥湾的暖流(又称北大西洋暖流) , 十分巨大 , 它宽有100多千米 , 深有700米 , 每秒流量7400万立方米~9300万立方米 , 流速每小时4~9.5公里 。 它水温很高 , 刚出湾时 , 温度27~28度 , 冬季时 , 比周围海水高8度 。
湾流一路北上 , 在北纬40度、西径30度的地方分成2支 , 北支沿欧洲海岸线北上 , 成为北大西洋暖流 , 南支沿北美纽芬兰岛北上 。
②暖流加热空气阻挡寒流
两支暖流在高纬度区与北极冷锋相遇 , 暖流释放的热量加热空气后被迫抬升 , 形成高压阻碍北冰洋冷高压南下 。
③冷高压被逼入西北利亚
北冰洋的冷高压在南下过程中 , 欧洲及美洲北部有暖流造成的高压阻碍 , 冷高压得不到有效释放 , 只能掉头冲入广袤的毗邻西北利亚及蒙古高原释放压力 , 从而形成了一个包括北冰洋在内的巨大冷高压区 。
所以 , 在同纬度区 , 西北利亚比北欧及北美更冷 , 湾流高压是主要原因 。
结论:
1、液态水相变成冰 , 增加了空间总体积 , 而增加的空间体积使北冰洋气压升高;
2、墨西哥暖流带来的热量 , 在冬季的北欧北美产生热高压 , 阻挡北冰洋冷高压南下 , 冷高压因此被逼入毗邻的西北利亚 , 形成了西北利亚-蒙古冷高压 , 即俗称的“西北利亚寒流” 。
【剖析西北利亚寒流:是新增空间制造了冷高压?】[注:图片来自网络
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