雪是怎么形成的(雪花是如何形成独特形状的)

最近的寒冷和降雪主要是由于气候变化加剧的不受限制的极地涡旋和大气中过量的水。然而,对于这样一种常见的自然现象,雪仍然有一种奇怪的神秘感——没有多少天气事件能如此安静地安慰人们,而且充满了危险。

长期以来,雪一直是冬天本身的象征,反映了这个季节宁静和平的气氛,比雨夹雪产生的任何东西都更有趣。

但是这些白色物质是什么,从雪泥到绒毛再到粉末呢?它是如何形成的?是什么让它如此迷人?

雪是如何形成的

白色物质背后有许多科学研究。

暴风雪的诀窍是“大气升力”,指的是任何导致温暖潮湿的空气从地球表面上升到天空,在那里形成云的东西。这通常发生在两个气团碰撞时——迫使更热的空气在更冷的“圆顶”上——但也可能发生在温暖的空气从山的一侧滑动时。在另一个常见的过程中,它被称为“湖效应雪”,在湖面上移动一团寒冷干燥的空气,导致温度不稳定,将温暖的水蒸气向上推。

不管什么东西把水蒸气举起来,上升的水蒸气最终都会冷却回液体。由此产生的水滴可以形成云,但首先,它们需要凝结在某些东西上,就像露水凝结在草地上或玻璃外面一样。大气层似乎是一个稀疏而孤独的地方,但它不是空的:远程风把各种小碎片带到那里,主要是灰尘和盐。这些漂浮的花絮在天空中循环,甚至横跨大陆和海洋,它们为云滴提供了依附的东西。当你用舌头抓住雪花时,你可能会吃撒哈拉沙漠的沙子,中亚草原的土壤,甚至汽车排气管的烟雾。

随着它们的增长,风暴云往往会滚滚而上,高耸地进入天空中越来越冷的区域。即使在寒冷的冬天,大多数云仍然是由液体水滴组成的,但一旦降到14华氏度以下,它们最终会开始结冰。单个云滴一个接一个地凝固成冰粒,然后冰粒可能会吸引其他水蒸气和水滴到它们的表面。这导致了小而快速的“雪晶”,一旦它们变得足够重,它们就会突然下降。

雪花是如何形成独特形状的?

雪晶以其不同的形状(详见下图)而闻名。当它们通过云落下时,越来越多的冰颗粒会聚集在一起,当晶体细雨演变成暴风雪时,它们往往会聚集在一起。当这些掉落的晶体离开云的底部时,它们通常会长成复杂的格子星暴,我们称之为“雪花”。

雪在空中变形

如果空气总是低于冰点,雪花将保持其独特的图案,并以雪的形式堆积在地面上。然而,在下降的过程中,它们经常会经历其他各种各样的变化,从而产生其他不常见的降水形式。落下时融化的雪花会变成雨,但有时它们会在着陆前再次冻结,在这种情况下,它们被称为“雨夹雪”。然而,如果它们在着陆后再次冻结,它们被称为“冻雨”——这是一个看似危险的天气事件,看起来像正常的降雨,但它给道路和人行道涂上了光滑的冰光泽。

冬季天气危险

降雪显然会对交通造成严重影响

除了与温度有关的威胁,如冻伤和体温过低外,暴风雪还会对人类社会造成严重破坏,导致通勤者滞留、机场关闭、物资运输受阻、紧急和医疗服务中断。大量的雪也会倒下树木,断开电线,导致屋顶倒塌,有时会导致人、宠物和牲畜连续几天被隔离。1993年的暴风雪就是一个典型的例子——它关闭了亚特兰大以北的所有州际高速公路,瘫痪了东海岸的城市,造成了超过60亿美元的损失。

继2009年底的两场暴风雪给许多州带来了一英尺以上的雪之后,几周后的另一场暴风雪在美国造成至少20人死亡,大规模的道路关闭和航班取消,甚至在德克萨斯州和附近的州出现了大约20场龙卷风。2010年12月,罕见的大雪导致伦敦希思罗机场关闭,欧洲大部分地区瘫痪。根据最近的一项研究,由于北极海冰的消失使更多的冷空气向南流动,欧洲降雪的增加至少与气候变化有关。

大雪对家庭和企业构成了严重威胁,但对司机来说尤其危险。根据美国国家海洋和大气管理局的数据,约70%的冰雪造成的伤害来自交通事故,其中四分之一发生在暴风雪中。但危险并没有随着风暴而结束,因为融化的雪往往会导致黑冰、湿滑的道路,甚至春天的洪水,如冰塞和大量的雪,往往会导致北达科他州和明尼苏达州红河沿岸的洪水。