一旦雪晶体在大气中形成,它们通过吸收周围的水滴而增长。我们在地面上看到的雪花就是这些冰晶的堆积。冬天的暴风雪是否会下雪很大程度上取决于温度,但并不一定取决于我们在地面上感受到的温度。当大气温度达到或低于冰点 (0 ℃) 且空气中 44 / 237 水分达到最低限度时,雪就形成了。如果地面温度在冰点或以下,雪就会到达地面。然而,如果条件合适的话,当地面温度高于冰点时,雪仍然可以到达地面。在这种情况下,雪花到达这个较高的温度层就会开始融化;融化产生蒸发冷却,使雪花周围的空气立即冷却。这种冷却可以延缓融化。一般来说,如果地面温度至少是 5 ℃,雪就不会形成。
虽然天气可以太热而不下雪,但也不能太冷而不下雪。即使在极低的温度下,只要有一些湿气来源和一些提升或冷却空气的方法,雪也能发生。然而,大多数大雪确实 发生在地面附近有相对温暖的空气时——通常是零下9 ℃或更温暖——因为温暖的空气可以容纳更多的水蒸气。
因为雪的形成需要水分,所以非常寒冷但非常干燥的地区可能很少下雪。例如,南极洲的干谷形成了该大陆最大的无冰区域。干燥的山谷非常寒冷,但湿度非常低,而强风有助于从空气中吸收剩余的水分。因此,这个极端寒冷的地区几乎没有降雪。
地上的雪
一场降雪后,雪表面的特征取决于冰晶的原始形态和下雪时的天气状况。例如, 当一场降雪伴随着强风时,雪晶体会碎成更小的碎片,从而变得更密集。下雪后,雪会融化或蒸发,或者会持续很长一段时间。如果雪在地面上持续存在,即使雪的温度 保持在冰点以下,单个颗粒的质地、大小和形状也会发生变化,或者随着时间的推移它们会融化和重新冻结,并最终被随后的降雪压缩。在冬季,积雪通常会累积并形成一个由各种雪粒组成的复杂的层状结构,反映了沉积时盛行的天气和气候条件,以及积雪随时间的变化。
新疆阿勒泰冬季,由于干燥,严寒,落入地面的雪的雪花晶体比较大,阳光照射之后雪花反射也明显
(沈永平 摄)
雪花能有多大?
雪花是许多雪晶体的堆积。大多数雪花的直径小于1.3 厘米。在某些条件下,通常需要接近冰点的温度、微风和不稳定的大气条件,可以形成直径接近 5 厘米的更大的不规则雪花。雪花的尺寸没有常规的测量,所以确切的尺寸是不知道的。
雪花随着落下而长大,新形成的冰晶(雪花)比周围的空气重,开始下落。当它通过潮湿的空气落到地球上时,更多的水蒸气冻结在微小的水晶表面。这个冷冻过程是非常系统的。蒸汽中的水分子自行排列,使冰的六边形晶体结构重复出现。雪花越落越大,六边形图案越大。据报道,世界上最大的雪花有 38cm 宽,20cm。吉尼斯世界纪录表明,这片巨大的雪花是 1887 年 1 月 28 日在蒙大拿州基奥堡发现的。
大气条件会影响雪晶体的形成以及它们落到地面时的情况。雪花可能是对称的,六面雪花,或者它可能是更大的雪花团。同样地,一旦雪落在地面上,根据当地温度的变化、风是否把雪吹到周围、雪在地面上停留了多长时间,雪堆可能会呈现出不同的性质。例如,一场新下的雪可能是松散的、粉状的,但整个冬天在地面上的雪可能由于融化和再冻结而变得稠密、坚硬。