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寻根问底|冻滴、霰是怎样长成的呢?

作者:龚佃利 来源:山东省气象局 时间:2023-12-11

冻滴是冻结的雨滴,也叫冰粒。它是从云中降落过程中冻结或积雨云的中上部负温区冻结而成的。图1是冻滴落地后拍摄的照片。多数冻滴为透明的冰粒,也有外壳已冻结成明冰,其内部仍是液态水,有时落地后破碎成两个空壳。有的冻滴带有凸起,是因冻滴内过冷水低温膨胀流出后又冻结造成的。

图1 冻滴照片(引自郭恩铭等编著《冰雹云图集》,图2—图5同此)

是由不同形状的雪晶凇附大量过冷水滴而逐渐形成的白色不透明的团状冰粒,又称雪丸或软雹。图2中霰多是由枝星状雪晶凇附大量过冷水滴形成的。凇附是指冰晶、雪晶与过冷水滴碰并冻结的过程。根据冻结过冷水滴的密集程度,有稀凇附、密凇附之别。

图2 霰的照片

霰的初始生长点可追溯到冰晶和雪晶。积雨云上部多聚集有冰晶、雪晶和过冷水滴,目前可以通过探测飞机入云进行观测。图3是在庐山云雾站观测的冬季层状云降雪的冰晶和雪晶,呈现出针状、六角枝状、枝星状和星状等规则、漂亮的形状。

图3  冰晶和雪晶照片

积雨云中上部的冰晶、雪晶随垂直气流运动,与此同时凇附过冷水滴,逐步长大。图4显示,冻结的小冰粒稀疏地附于冰雪晶上,称为稀凇附。

图4 稀凇附过冷水滴的雪晶

图5展示了枝星状雪晶凇附大量过冷水滴长大为霰的过程。可见,冻结的大量小冰粒密集附于冰雪晶上,逐步掩盖雪晶表面,使原枝状更加丰满,逐渐向霰演变,但仍可看出雪晶原来的形状。当凇附进一步加强的时候,就形成了图2中的霰。

图5 密凇附过冷水滴的雪晶

图6是研究人员在美国犹他州高山野外站利用多角度雪花相机(MASC)自动拍摄的下落中的雪花,包括霰和聚并的雪花。三部相机相隔36°进行同心拍摄,图像分辨率为14μm,最小可识别0.1毫米冰晶。

图6  MASC相机拍摄的图像(Garrett, et al,2014)

图7是手机相机拍摄的大雪花照片,虽然有些融化和破碎,但仍能看到部分形状规则的六角形雪晶,保留着聚并、凇附增长的印迹。

图7  2010年3月25日济南无影山降雪(王俊拍摄)

大自然中没有两片相同的雪花,每一片雪花都晶莹剔透,多姿多彩,美不可言,这都源于其不一样的成长过程。喜欢雪花的朋友,在下雪天,可以拿出手机,去拍摄这些天上来客,细细察看其漂亮的身姿。

参考文献:

郭恩铭等.1996.冰雹云图集.北京:气象出版社.

Garrett T J, Yuter S E. Observed influence of riming, temperature, and turbulence on the fallspeed of solid precipitation.GRL,2014,41(18):6515-6522.DOI: 10.1002/2014GL061016.


撰稿:龚佃利

排版:肖娜

审核:王俊