安第斯山脉如何形成雨影
雨影区是指山脉背风一侧降水明显少于迎风一侧的地区。在门多萨所在的纬度,来自太平洋的锋面降水系统随西风而来,主要出现在冬季。西来的气流被迫沿安第斯山脉智利一侧的山坡上升,空气上升时降水增多。
气流越过山脉、沿东坡下沉后,降水随之减少。由此在阿根廷一侧形成雨影区。太平洋位于山脉的另一侧,而门多萨就处在这片雨影之中。
山脉本身是板块运动的产物。在秘鲁-智利海沟,大洋性的纳斯卡板块俯冲到南美洲板块之下,被抬升的南美洲板块大陆部分形成了安第斯山脉。下面的地块示意图沿这条自西向东的线,描绘了从太平洋到安第斯山麓葡萄园的剖面。
未按比例绘制的示意性地块图:顶面表示地形,正面为剖面,剖面的颜色表示土壤与岩石的种类。
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- 在秘鲁-智利海沟,大洋性的纳斯卡板块俯冲到南美洲板块的大陆部分之下,被抬升的南美洲板块形成了安第斯山脉。
- 智利安第斯地区自西向东分为海岸山脉、中央洼地和主山脉。
- 洪堡寒流(又称秘鲁寒流)沿智利和秘鲁海岸把亚南极的冷水向北输送。
- 携带太平洋锋面的西风被迫沿安第斯山脉智利一侧山坡上升,降水增多;气流沿背风坡下沉时降水减少,在门多萨所在纬度的阿根廷一侧形成雨影区。
- 智利中部从海岸到安第斯山脉的低坡,以地中海气候(柯本 Csb)为主。
- 门多萨位于安第斯山麓,安第斯山脉阻挡了来自太平洋的湿润气流;这里是半干旱的大陆性气候,灌溉的主要水源来自安第斯山脉。
一座山脉两侧的两种气候
这种对比在气候分类中十分明显。智利中部从海岸到安第斯山脉的低坡以地中海气候(柯本 Csb)为主(Sarricolea 等人对智利大陆部分的气候区划,2017年)。山脉另一侧的门多萨则是半干旱的大陆性气候,安第斯山脉是阻挡太平洋湿润气流的屏障。
年降水量取决于观测站和统计时段。阿根廷国家气象局(SMN)公布了105个观测站1991–2020年的气候标准值,其中包括门多萨机场站(Mendoza Aero),各站的数值可在那里查阅。
在门多萨所在的纬度,各出处对安第斯山脉两侧的说明:空气如何运动、降水如何变化、气候如何分类。
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| 智利中部 | 门多萨 | |
|---|---|---|
| 位于安第斯山脉哪一侧 | 迎风一侧,西 | 背风一侧,东 |
| 空气运动 | 携带太平洋锋面的西风被迫沿山坡上升,降水增多 | 空气沿东坡下沉,降水减少 |
| 气候 | 地中海气候(柯本 Csb),从海岸到安第斯山脉的低坡 | 半干旱的大陆性气候 |
| 太平洋 | 临海 | 在山脉另一侧;门多萨位于雨影区 |
| 葡萄园用水 | — | 安第斯山脉是灌溉的主要水源 |
海拔与紫外线
海拔会改变照到葡萄园的光。上方吸收紫外线的大气越少,紫外线就随高度增强,海拔每升高1,000米,紫外线水平约增加10%(世界卫生组织,WHO)。
这对葡萄是否重要,已有田间试验加以检验。Berli 等人(2011年)在海拔1,450米的葡萄园研究马尔贝克,比较了接受与不接受太阳UV-B的植株,并结合施用或不施用植物激素脱落酸(ABA)。
太阳UV-B和ABA都使果皮中的酚类物质增加,而且两者的效果可以叠加。花青素和非花青素类酚的组成发生变化,抗氧化能力高的酚类所占比例上升。太阳UV-B提高了非花青素类酚的总量,并使其高水平一直保持到采收。
这项研究回答的是一个具体问题,即一个高海拔葡萄园中马尔贝克果粒如何响应UV-B;它支持一种机制,但并没有证明所有高海拔产区的葡萄酒颜色都更深。
紫外线随海拔升高是普遍规律;其余标注是在一处马尔贝克葡萄园开展的一项田间研究的结果,测量的是浆果,而不是成品酒。虚线光线、葡萄藤和浆果比例均非按比例绘制。形状与颜色仅为示意。
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- 紫外线随海拔升高 — 海拔每升高1,000米约增加10%,因为头顶可吸收紫外线的大气变少了
- 海拔1,450米的田间试验 — 马尔贝克葡萄藤,比较有无太阳UV-B,以及是否施用植物激素脱落酸(ABA)
- 果皮:酚类增加 — 太阳UV-B和ABA都使其增加,且效果叠加
- 直至采收 — 太阳UV-B使非花青素类酚增加,并一直保持高位至采收
来自安第斯山脉的水
在半干旱气候下,葡萄园得到多少水并不只取决于降雨。安第斯山脉是门多萨灌溉的主要水源:使西风变干的山脉,同时也提供了到达葡萄树的水。
在大部分水来自灌溉的地方,葡萄树何时得到多少水,更多取决于灌溉决策而不是天气。
AI
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灌溉水渠与土壤剖面
图片:Maison Apéro(生成图像) · Maison Apéro original
地形与海拔
风土不只是气候。关于地形,门多萨的葡萄园位于安第斯山脉东侧的山麓。关于海拔,上文的田间研究是在海拔1,450米进行的。
杯中:能推断什么,不能推断什么
品尝门多萨马尔贝克时,人们很容易直接从颜色读出产地。本文的证据支持的是一个更窄的关系:在高海拔葡萄园,太阳UV-B可能提高马尔贝克果皮中的酚类物质。从果粒到酒杯之间还隔着整个酿造过程,因此不能把一款酒的颜色深浅只归因于海拔。
更好的做法是比较。把来自不同海拔葡萄园的酒并排品尝,每次按相同顺序记录颜色深浅、香气、酸度和单宁,把发现的差异当作假设,再对照每款酒的酿造方式加以检验。
练习题1:雨影
[题目]
解释门多萨为何位于雨影区,并将其气候与智利中部的气候进行对比。
[参考答案]
在门多萨所在的纬度,西风从太平洋带来锋面。空气被迫沿安第斯山脉智利一侧的山坡上升,降水增多;越过山脉后沿东坡下沉,降水减少,于是在阿根廷一侧形成雨影区。处于迎风一侧的智利中部,从海岸到安第斯低坡属于地中海气候(柯本 Csb),而门多萨是半干旱的大陆性气候,葡萄园以安第斯山脉为主要灌溉水源。
[评分标准(10分)]
- 迎风的智利一侧山坡上空气上升、降水增多(3分)
- 背风一侧空气下沉、降水减少,并称之为雨影(3分)
- 地中海气候(Csb)与半干旱大陆性气候的对比(2分)
- 对葡萄园的影响:依靠安第斯山脉的灌溉(2分)
练习题2:海拔与证据
[题目]
某款酒的背标写道:“高海拔的阳光赋予这款马尔贝克深邃的颜色。”请利用WHO关于紫外线的数据和2011年的田间研究评价这一说法。
[参考答案]
由于吸收紫外线的大气变少,紫外线随海拔升高而增强,海拔每升高1,000米约增加10%(WHO)。Berli 等人在海拔1,450米的马尔贝克葡萄园发现,太阳UV-B使果皮中的酚类物质增加(与施用ABA的效果叠加),改变了花青素和非花青素类酚的组成,并使非花青素类酚的高水平保持到采收。这支持了连接海拔、UV-B与果皮酚类的机制。但该研究测量的是一个葡萄园的果粒而不是成品酒,杯中的颜色还要经过酿造。这一说法作为解释的一部分是可能的,但并非仅凭海拔就能证明。
[评分标准(10分)]
- 紫外线随海拔增加的幅度与原因(2分)
- 田间研究的设计与主要结果(4分)
- 证据的局限:果粒、单一地块以及酿造的作用(4分)
自然条件
- 携带太平洋锋面的西风沿智利一侧山坡上升并降下雨雪
- 较干的空气沿东坡下沉:门多萨位于雨影区
葡萄树的环境
- 半干旱大陆性气候;安第斯山脉是主要灌溉水源
- 紫外线随高度增强:每1,000米约10%
已测得的结果
- 在海拔1,450米,太阳UV-B提高了马尔贝克果皮中的酚类物质
- 杯中的颜色也取决于酿造
常见问题
为什么门多萨比智利中部干燥?
因为两地位于安第斯山脉的两侧。太平洋锋面主要在冬季随西风而来,空气沿智利一侧的山坡上升,降水随之增多。智利中部为地中海气候(柯本 Csb),而位于背风一侧的门多萨则是半干旱的大陆性气候。
门多萨的葡萄园为何依赖灌溉?
安第斯山脉阻挡了来自太平洋的湿润气流,因此门多萨是半干旱的大陆性气候。灌溉的主要水源也是安第斯山脉。
海拔会改变马尔贝克葡萄吗?
海拔每升高1,000米,紫外线约增加10%(WHO)。一项在海拔1,450米葡萄园进行的马尔贝克田间研究发现,太阳UV-B使果皮中的酚类物质增加,其效果与植物激素ABA的效果叠加(Berli 等,2011年)。该研究测量的是果粒,而非成品酒。
延伸阅读:什么是雨影?(山脉与它们的阴影:从喀斯喀特到阿尔卑斯的雨影比较)
信息来源
- 美国国家海洋和大气管理局(NOAA)国家气象局术语表:雨影
- Frontiers in Earth Science(2021年):亚热带与温带安第斯山脉对锋面降水系统的地形效应
- Viale 等(2019年):阿根廷与智利安第斯山脉两侧的气候对比(Frontiers in Environmental Science)
- Sarricolea 等(2017年):智利大陆部分的气候区划(Journal of Maps)
- 美国地质调查局(USGS)《This Dynamic Earth》:理解板块运动
- Wines of Argentina:门多萨
- 阿根廷国家气象局(SMN):1991–2020年气候标准值统计
- 世界卫生组织(WHO):紫外线辐射问答
- Berli 等(2011年):太阳UV-B与ABA参与葡萄的酚类代谢并促进果皮多酚的生物合成(Journal of Agricultural and Food Chemistry,PubMed 摘要)
- Santibáñez et al. (2019), Crustal faults in the Chilean Andes: geological constraints and seismic potential, Andean Geology 46 (1)
- Global Environment Facility: Connecting the Current – ecosystem-based management of the Humboldt Current large marine ecosystem
- NOAA JetStream: Ocean circulations
- Encyclopaedia Britannica: Lima (the offshore Peru, also called Humboldt, Current)
- Wines of Argentina: Cuyo
