雪是水或冰在空中凝结再落下的自然现象,或指落下的雪花。雪是水在固态的一种形式。雪只会在很冷的温度及温带气旋的影响下才会出现,因此亚热带地区和热带地区下雪的机会较微。

雪是由大量白色不透明的冰晶和其聚合物组成的降水。

水是地球上各种生灵存在的根本,水的变化和运动造就了我们今天的世界。在地球上,水是不断循环运动的,海洋和地面上的水受热蒸发到天空中,这些水汽又随着风运动到别的地方,当它们遇到冷空气,形成降水又重新回到地球表面。这种降水分为两种:一种是液态降水,这就是下雨;另一种是固态降水,这就是下雪或下冰雹等。

雪大多降自雨层云和高层云,降水强度变化较慢;冷天积雨云的降雪有阵性特征,称为阵雪。

降雪由大量不同大小的雪晶组成,一般小的比较多。为了描述同时下落的雪晶群体的大小分布特征,常用雪晶谱或雪晶溶化后的溶液谱。

雪晶主要是在云中凝华增大的,首先在冷云中通过冰核的作用产生冰晶,通过凝华长大成雪晶,以后还能撞冻过冷水滴而长大。雪晶撞冻过冷水滴很多时,外形会改变。雪晶具有各种各样的形状,这同它们生长环境的温度和湿度有关。

降雪量同所有降水量一样,用相当的水层厚度来度量,单位是mm。实用上有时也用降雪在平地上所累积的深度来度量,称为积雪深度。

大凡物事都有几种别名,雪花也有许多别称,这些别称通常都出自古代诗人的名句,比如“银粟”(独往独来银粟地———宋·杨万里诗)、“玉尘”(东风散玉尘———唐·白居易诗)、“玉龙”(岘山一夜玉龙寒———唐·吕岩诗)、“六出”(六出飞花入户时———唐·高骈诗)。在广东省,雪还有一个很奇怪的别名———“犬狂”,那是因为雪在广东非常罕见,故杨万里曾有诗云:“粤犬吠雪非差。”唐文学家柳宗元则说得更为详细:“大雪逾岭,被南越中数州,州中之犬,皆仓黄吠噬,狂走者累日。”从此,“犬狂”也就在岭南成了雪的别名。

雪花是六角形的,这一点是在中国最早见诸文字的。西汉时《韩诗外传》曰:“凡草木之花多五出,雪花独六出。”雪花虽然都是六角形,但细分起来有20000多种具有微小差别的图案。雪花多呈六角形,花样之所以繁多,是因为冰的分子以六角形为最多,对于六角形片状冰晶来说,由于它的形状的面上、边上和角上
的曲率不同,相应地具有不同的饱和水汽压,其中角上的饱和水汽压最大,边上次之,平面上最小。在实有水汽压相同的情况下,由于冰晶各部分饱和水汽压不同,其凝华增长的情况也不相同。例如当实有水汽压仅大于平面的饱和水汽压时,水汽只在面上凝华,形成的是柱状雪花。当实有水汽压大于边上的饱和水汽压时,边上和面上都会发生凝华。由于凝华的速度还与曲率有关,曲率大的地方凝华较快,故在冰晶边上凝华比面上快,多形成片状雪花。当实有水汽压大于角上的饱和水汽压时,虽然面上、边上、角上都有水汽凝华,但尖角处位置突出。水汽供应最充分,凝华增长得最快,故多形成枝状或星状雪花。再加上冰晶不停地运动,它所处的温度和湿度条件也不断变化,这样就使得冰晶各部分增长的速度不一致,形成多种多样的雪花。

水的变化和运动造就了我们今天的世界。又液化成非常小的小液滴,也就是水汽;大气里以固态形式落到地球表面上的降水,叫做大气固态降水。雪是大气固态降水中的一种最主要的形式。

冬季,中国许多地区的降水,是以雪的形式出现的。大气固态降水是多种多样的,除了雪花以外,还包括能造成很大危害的冰雹,还有我们不经常见到的雪霰和冰粒。

由于天空中气象条件和生长环境的差异,造成了形形色色的大气固态降水。这些大气固态降水的叫法因地而异,因人而异,名目繁多,极不统一。为了方便起见,国际水文协会所属的国际雪冰委员会,在征求各国专家意见的基础上,于1949年召开了一个专门性的国际会议,会上通过了关于大气固态降水简明分类的提案。这个简明分类,把大气固态降水分为十种:雪片、星形雪花、柱状雪晶、针状雪晶、多枝状雪晶、轴状雪晶、不规则雪晶、霰、冰粒和雹。前面的七种统称为雪。

由气态的水汽变成固态的水有两个过程,一个是水蒸气先液化变成水,然后水再凝固成冰晶;还有一种是水汽不经过水,直接变成冰晶,这种过程叫做水的凝华。所以说雪是天空中的水汽经凝华而来的固态降水。

原理

冰云是由微小的冰晶组成的。这些小冰晶在相互碰撞时,冰晶表面会增热而有些融化,并且会互相沾合又重新冻结起来。这样重复多次,冰晶便增大了。另外,在云内也有水汽,所以冰晶也能靠凝华继续增长。但是,冰云一般都很高,而且也不厚,在那里水汽不多,凝华增长很慢,相互碰撞的机会也不多,所以不能增长到很大而形成降水。即使引起了降水,也往往在下降途中被蒸发掉,很少能落到地面。

雪景最有利于云滴增长的是混合云。混合云是由小冰晶和过冷却水滴共同组成的。当一团空气对于冰晶说来已经达到饱和的时候,对于水滴说来却还没有达到饱和。这时云中的水汽向冰晶表面上凝华,而过冷却水滴却在蒸发,这时就产生了冰晶从过冷却水滴上“吸附”水汽的现象。在这种情况下,冰晶增长得很快。另外,过冷却水是很不稳定的。一碰它,它就要冻结起来。所以,在混合云里,当过冷却水滴和冰晶相碰撞的时候,就会冻结沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。当小冰晶增大到能够克服空气的阻力和浮力时,便落到地面,这就是雪花。

当靠近地面的空气在0℃以上,但是这层空气不厚,温度也不很高,会使雪花没有来得及完全融化就落到了地面。这叫做降“湿雪”,或“雨雪并降”。这种现象在气象学里叫“雨夹雪”[3]。

水汽饱和

空气在某一个温度下所能包含的最大水汽量,叫做饱和水汽量。空气达到饱和时的温度,叫做露点。饱和的空气冷却到露点以下的温度时,空气里就有多余的水汽变成水滴或冰晶。因为冰面饱和水汽含量比水面要低,所以冰晶生长所要求的水汽饱和程度比水滴要低。也就是说,水滴必须在相对湿度(相对湿度是指空气中的实际水汽压与同温度下空气的饱和水汽压的比值)不小于100%时才能增长;而冰晶呢,往往相对湿度不足100%时也能增长。例如,空气温度为-20℃时,相对湿度只有80%,冰晶就能增长了。气温越低,冰晶增长所需要的湿度越小。因此,在高空低温环境里,冰晶比水滴更容易产生。

空气里有凝结核

有人做过试验,如果没有凝结核,空气里的水汽,过饱和到相对湿度500%以上的程度,才有可能凝聚成水滴。但这样大的过饱和现象在自然大气里是不会存在的。所以没有凝结核的话,我们地球上就很难能见到雨雪。凝结核是一些悬浮在空中的很微小的固体微粒。最理想的凝结核是那些吸收水分最强的物质微粒。比如说海盐、硫酸、氮和其它一些化学物质的微粒。所以我们有时才会见到天空中有云,却不见降雪,在这种情况下人们往往采用人工降雪。

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