固態降水家族中的默默無聞者

文｜劉浩 解文娟

眾所周知，從相態上講，降水分為固態和液態兩大類。與液態降水相比，固態降水的種類更加繁多，我們不妨稱之為“固態降水家族”。提起固態降水，有的人會想到雪花，有的人會想起冰雹。雪花因形態萬千而備受世人推崇，冰雹因體形碩大而讓人聞之色變。其實，固態降水家族中還有很多默默無聞者，它們靜靜地來、悄悄地走，來去間透露出低調的奢華。

雪花的好姐妹——霰

古典名著《紅樓夢》中兩次提到了“雪珠兒”這一不太常見的天氣現象。它的學名叫霰，常常與雪花相伴相生、同時降落，是雪花的好姐妹。

霰和雪花都是由冰雪晶演化而來。在一定溫度條件下，云中的冰雪晶會不斷通過貝吉龍效應吸收周邊過冷水滴中的水分，從而不斷生長。由于重力的作用，長大后的冰雪晶便會下落。冰雪晶在下落過程中如果進入到過冷水充沛的區域，就會不可避免地跟過冷云滴發生碰撞。此時，像膠水一樣的過冷云滴就會粘到雪晶上，并凍結成冰，大氣物理學中習慣將這種冰稱之為凇，將這一過程稱之為凇附過程。凇在冰雪晶上越聚越多，冰雪晶原有的六個角便蕩然無存，轉而形成一種球形或圓錐形的小冰珠，這就是霰。

2022年1月19日石家莊的霰

在經歷了云中水汽在凝結核上凝華成冰雪晶和云中過冷水滴在冰雪晶上凇附這兩個過程之后，霰就誕生了。當冰雪晶在下落過程中遇到的不是過冷云滴而是其他冰雪晶，在適宜的氣溫條件下，冰雪晶之間就會相互粘連，從而形成鵝毛般的大雪。綜上所述，冰雪晶是霰和雪花的初級階段，下落過程中的不同經歷讓它們的形態產生了不同變化。

霰的個頭很小，直徑僅2～5毫米，所以經常被人忽視。眾多霰粒落到地上后，呈現出白茫茫的一片，故而常被誤認作雪。

微型固態降水

在固態降水家族中，還有許多體形微小、不易被發現的降水形態，比如米雪和冰丸等。

米雪類似于“長粒香”那樣的米粒。米雪一般是扁長的，白色或不透明的冰顆粒，直徑小于1毫米，通常從層云中徐徐落下，強度變化不大（非陣性），落到堅硬物體的表面時，既不會反彈也不會破碎。米雪是毛毛雨的固體形態，是毛毛雨在下落過程中遇冷凝結后的產物。

冰丸又稱冰粒，直徑小于5毫米，是透明的丸狀或不規則的固態降水，較硬，落到堅硬的地面上時一般會反跳。有時內部還有未凍結的水，如被碰碎，則僅剩下破碎的冰殼。冰丸是過冷雨滴（或部分融化的雪花）下落時通過相對較冷的冰點層重新凍結后形成的。因此，如果沒凍透，會呈現外表是冰、內部是水的狀態。

與雪和霰不同，這兩種固態降水都經歷了由液態到固態的轉化過程。這種轉化跟氣溫的垂直分布有關。在高空寒冷的云中形成的雪和霰，在下落過程中其周邊的氣溫會越來越高。如果0 ℃層的高度比較高，那雪和霰在下落過程中就會不斷融化，最終以雨的形態降落到地面。

那米雪和冰丸所經歷的液態轉化為固態的過程是怎么回事？一般情況下，氣溫隨著海拔的升高而降低，但也有例外。如果近地面的冷空氣比較強盛，則會出現氣溫隨高度升高的情況。如果此時云層中降落的是毛毛雨，那么毛毛雨會在近地層被凍結，從而形成米粒狀的米雪降落到地面。

在實際過程中，氣溫的垂直分布很復雜，其分布往往并不是線性的。初冬時節，暖空氣有時會比較強盛，順著冷空氣的頂部爬坡，形成暖鋒，在暖鋒前往往會產生降水。高空的氣溫比較低，云層中產生的是固態降水，固態降水落到中間的暖空氣層時會融化成液態，而近地面又是以冷空氣為主導，低于0 ℃的空氣層比較深厚，此時液態降水會重新轉化成固態降水。

簡而言之，氣溫的垂直分布呈現出冷—暖—冷的形勢（類似于“夾心餅干”），如果高空中出現了降水并且各層的高度合適，那么降水在下落過程中其相態也會發生固態—液態—固態的轉換。當高空中的固態降水到達暖層后便開始融化。有的完全融化成過冷雨滴，有的則部分融化，形成內部是冰、外部是過冷水的形態。這些降水粒子重新進入近地層的冷層后，便會重新凝結，從而形成冰丸。冰丸的外表是一層薄薄的冰殼，內部可以是過冷雨滴，也可以是部分融化的霰或冰雪晶。

固態降水的形態千差萬別、大小各不相同，尤其是其中的霰、米雪、冰丸等，由于體形較小，出現的頻率不高，容易被人忽視。六角的雪花固然美麗，珠子狀的霰、長粒狀的米雪、顆粒狀的冰丸也并不輸雪的形態，反而為寒冷的冬日增添了一抹靚麗的色彩。

路燈下的霰（攝影：劉浩）