今冬以来最大年夜范围降雪来袭 迷信家带你看没见过的雪

2019年11月30日 10:09 次浏览 稿源:中国科普博览 条评论

28昼夜间至30日,中国南方将出现一轮大年夜范围雨雪气象。华北多个城市或将迎来今冬初雪。北京今或迎首个“准点”初雪,估计明天(29日)傍晚前后到夜间北京将有小雪。看雪、赏雪、堆雪人、打雪仗、滑雪,说到对雪的爱好,南南方可贵杀青了分歧。但说到“玩”雪,生怕没有人敢说本身比他们更专业。

中国迷信院新疆生态与地理研究所积雪研究团队对赛里木湖湖面雪晶体样本摄影(摄影: 范书财 2019年1月17日)

他们,就是中国迷信院新疆生态与地理研究所积雪研究团队。

说到雪,大年夜家有哪些熟悉?白色,凉的,温度上升会熔化?

其实雪不单单只要这些属性,当你接近去不雅察雪,就会发明一个奇异的雪世界。如今就让我们追随着天山积雪研究团队,一路走入雪的奥妙世界吧。

在天寒地冻,风刀霜剑的冬季,万物沉寂。雪突如其来,开端了她绚丽多彩的平生。

Part.1

雪晶体的前世

雪是上天派到大年夜地的信使,她会带给我们很多天空中的信息。

当水汽压逾越水汽饱和点,大年夜气中水汽过饱和时,构成云。当云中温度低于0℃时,出现过冷的水气和合适的气溶胶,以饱和的空气团中的尘埃粒子为核心,经过过程吸引过冷的水滴,然后以晶体的情势凝集,雪雏形冰晶体便在云中构成。

突如其来的雪

水汽赓续地凝集在雪雏形冰晶体上,当冰晶达到了足够的尺寸,并能够与其他冰晶归并,达到必定重量,然后以雪的情势飘落上去。

当雪花在不合的温度和湿度的大年夜气中移动时,会出现复杂的外形。

它们重要可以分为八大年夜类和至少80个个别变种。冰晶的重要构成外形是针状、柱状、板状等,而冰晶相互之间又可以出现多种组合,从而复分解外形各别的雪花。所以我们可以根据雪花的外形来断定局域的气候和蔼候变更。

绚丽多彩的雪花 

看起来白茫茫的雪,实际上是由无色冰晶体构成的。而雪花对光的漫反射是雪出现白色的重要缘由。

Part.2

雪晶体的少年故事

雪花突如其来,在飘落的过程当中会磨掉落雪花的枝角。同时雪花之间相互挤压,会破裂成渺小的冰晶,终究成为直径小于0.5mm的圆形颗粒,我们称为圆化雪晶体。它是雪晶体在空中上发育发展的肇端状况。

雪是一种低的热传导体,较低的热传导性使积雪可以被认为是一种绝热体。

随着雪的积聚,积雪厚度增长。雪的低热传导性招致雪外面和接近大年夜地的雪层温度明显不合,从而使积雪外部温度出现明显的梯度变更。

午间太阳光的热辐射和空气温度招致外面雪层的温度高于底部雪层,而当夜晚到来,温度降低,外面雪层的温度低于底部雪层的温度。昼夜温度的变更招致积雪温度梯度偏向改变。温度梯度驱动雪中的自在水汽运移,水汽时而向上活动,时而向下游动。在游移的过程当中,会粘附着在圆化雪晶体上,使圆化雪晶体变更成外形各别的、直径范围在1-3mm的多面体雪晶体。相邻的多面体雪晶体也会被游离的水汽烧结在一路。雪中的烧结好像电焊把铁板焊接在一路一样,稳定的把雪晶体连接在一路。

单一的多面体雪晶体和多个晶体的烧结 

Part.3

雪晶体的中年盛况

随着赓续的降雪,处于雪晶体芳华期的多面体雪晶体被新降的雪覆盖,积雪厚度赓续增长。

此时最底层的雪层温度会一向高于积雪表层温度,全部雪层内的温度情况不再有激烈的变更,温度梯度变大年夜并且偏向出现稳定态势,水汽运移加强并且偏向也随之同一。

水汽赓续粘附在多面体雪晶体上,晶体之间相互的烧结感化赓续加强。雪晶体颗粒逐步变大年夜,并且构成有迷宫状、玛瑙状、金字塔状、钻石状、手枪状等各类规矩外形的雪晶体,晶体直径普通为3-10mm。这类个别较大年夜的雪晶体被称为深霜。深霜具有明显的菱角,相互自力,相互之间的空闲较大年夜。深霜相互之间的结合差,空闲较大年夜,其出现散碎形状,我们也称其为糖雪,好像白糖一样零碎。这就是为甚么有时辰走在雪地上,会一脚踩空的缘由。

各类深霜形状

居于中基层的雪晶体在高的温度梯度感化下,产生明显的烧结景象,构成烧结在一路的深霜链。

烧结的深霜链 

最低层的深霜承载着下层全部雪的压力,在压力的感化下,烧结在一路的深霜产生凝集,构成硬度较大年夜,密实的凝集态构造。

凝集深霜形状 

深霜发育的同一时代,位于表层的雪晶体也出现发展态势。它接触大年夜气中的水蒸气,当水蒸气达到冰点时,会招致从水蒸气(气体)到冰(固体)的相态变更并粘附在雪晶体上。当相对湿度高于90%且温度低于−8°C时,就会构成蕨类状的冰构造,我们称为表霜。

表霜的蕨类状构造 

雪面上长出来的表霜

表霜普通逆着风向发展,由于迎风来的空气比背风来的空气湿度更高。但风不克不及太强,不然会破坏脆弱的蕨类状冰构造。

迎风而长的表霜

表霜晶体的大年夜小在很大年夜程度上取决于温度、水蒸气量和它们在不受搅扰的情况下发展的时间。中国迷信院新疆生态与地理研究所的积雪研究团队不雅测发明,新疆巴音布鲁克草原的表霜能构成高6cm,直径8cm的绒花一样构造。

雪绒花(摄影: 郝建盛2018年2月24日拍摄于巴音布鲁克草原)

雪绒花(摄影: 郝建盛2018年2月24日拍摄于巴音布鲁克草原)

 雪绒花的量度

雪绒花的量度

表霜晶体的外形取决于它们积聚的时间和水蒸气(湿度)的浓度。霜晶可所以透明的或白色的。当霜晶向五湖四海散射光时,霜晶的涂层会出现白色。

表霜的形状

表霜的形状

积雪是由数次降雪积聚构成的,由于沉降时间不合,雪晶体的发育程度不合,雪晶体的颗粒和大年夜小也就构成了明显的差别,是以积雪构成了轮廓明显的层理构造。

一个幻想化的天然雪晶体从初始到深霜的发育蜕变过程为:新雪沉降-雪晶体破裂和圆化-多面体雪晶体-深霜。实际上,雪剖面不雅测到的雪晶体从上到下为圆化雪晶体,多面雪晶体,深霜。

天山山区积雪剖面和各雪晶体的形状(摄影: 范书财2019年1月10日拍摄于新疆奇台县境内山区)

天山山区积雪剖面和各雪晶体的形状(摄影: 范书财2019年1月10日拍摄于新疆奇台县境内山区)

是严冬期天山山区的积雪剖面的雪晶体层理,自上到下为圆化雪晶体、多面体雪晶体、多面雪晶体链、空杯深霜、深霜链、柱状深霜、凝集深霜。

Part.4

雪晶体的暮年晚景暮年

春季光降,大年夜地回暖,万物清醒时,积雪却进入了暮年。

随着气温降低,全体雪层的温度也升至0度,雪层内的含水率明显增长,积雪的深度也敏捷降低。在雪层温度出现0度时,雪晶体开端了等温蜕变,全部雪层的雪晶体菱角被圆化,并经历反复的冻融,雪晶体胶结在一路,体积也赓续增长,构成融态雪晶体。

融态雪晶体

融态雪晶体

随着温度赓续降低,融态雪晶体渐渐灭亡,最后逐步变成液态水。

Part.5

雪晶体的后世传说

春季,日间温度较高,一部分雪升华为气态进入天空。另外一部分雪熔化成液态水,汇入江河成为重要的海水资本或渗上天下润泽滋润万物。当夜晚光降时,温度降低,没有上天上天的雪水重新被解冻,镶嵌入泥土里,反反复复。当雪水全部消掉时,她会在大年夜地上留下深深的刻痕,以此来倾诉她的不舍与留恋。

悄悄的我走了,正如我悄悄的来。

 雪遗留在大年夜地上的刻痕

雪遗留在大年夜地上的刻痕

吾从天下去,遁上天下归

苦寒之日现,岁岁来望君

问君知吾否,知音难寻觅

绮丽平生行,孤芳以自赏

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