今冬以来最大范围降雪来袭！科学家带你看没见

　　说到雪，大家有哪些认识？白色，凉的，温度上升会融化？

　　其实雪不单单只有这些属性，当你靠近去观察雪，就会发现一个神奇的雪世界。现在就让我们跟随着天山积雪研究团队，一起走入雪的奇妙世界吧。

　　在天寒地冻，风刀霜剑的冬天，万物沉寂。雪从天而降，开始了她绚丽多彩的一生。

　　Part.1

　　雪晶体的前世

　　雪是上天派到大地的信使，她会带给我们许多天空中的信息。

　　当水汽压超过水汽饱和点，大气中水汽过饱和时，形成云。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，通过吸引过冷的水滴，然后以晶体的形式凝聚，雪雏形冰晶体便在云中形成。

从天而降的雪　　水汽不断地凝聚在雪雏形冰晶体上，当冰晶达到了足够的尺寸，并可能与其他冰晶合并，到达一定重量，然后以雪的形式飘落下来。

　　当雪花在不同的温度和湿度的大气中移动时，会出现复杂的形状。

　　它们主要可以分为八大类和至少80个个体变种。冰晶的主要组成形状是针状、柱状、板状等，而冰晶相互之间又可以出现多种组合，从而复合成形状各异的雪花。所以我们可以根据雪花的形状来判断局域的气候和气候变化。

绚丽多彩的雪花 　　看起来白茫茫的雪，其实是由无色冰晶体构成的。而雪花对光的漫反射是雪呈现白色的主要原因。

　　Part.2

　　雪晶体的少年故事

　　雪花从天而降，在飘落的过程中会磨掉雪花的枝角。同时雪花之间相互挤压，会破碎成细小的冰晶，最终成为直径小于0.5mm的圆形颗粒，我们称为圆化雪晶体。它是雪晶体在地面上发育生长的起始状态。

　　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。

　　随着雪的积累，积雪厚度增加。雪的低热传导性导致雪表面和靠近大地的雪层温度明显不同，从而使积雪内部温度呈现明显的梯度变化。

　　午间太阳光的热辐射和空气温度导致表面雪层的温度高于底部雪层，而当夜晚到来，温度下降，表面雪层的温度低于底部雪层的温度。昼夜温度的变化导致积雪温度梯度方向改变。温度梯度驱动雪中的自由水汽运移，水汽时而向上运动，时而向下游动。在游移的过程中，会粘附着在圆化雪晶体上，使圆化雪晶体变化成形状各异的、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起。雪中的烧结犹如电焊把铁板焊接在一起一样，牢固的把雪晶体连接在一起。

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

　　随着不断的降雪，处于雪晶体青春期的多面体雪晶体被新降的雪覆盖，积雪厚度不断增加。

　　此时最底层的雪层温度会一直高于积雪表层温度，整个雪层内的温度环境不再有剧烈的变化，温度梯度变大并且方向呈现稳定态势，水汽运移加强并且方向也随之统一。

　　水汽不断粘附在多面体雪晶体上，晶体之间相互的烧结作用不断加强。雪晶体颗粒逐渐变大，并且形成有迷宫状、玛瑙状、金字塔状、钻石状、手枪状等各种规则形状的雪晶体，晶体直径一般为3-10mm。这种个体较大的雪晶体被称为深霜。深霜具有明显的菱角，相互独立，相互之间的空隙较大。深霜相互之间的结合差，空隙较大，其呈现散碎形态，我们也称其为糖雪，犹如白糖一样零散。这就是为什么有时候走在雪地上，会一脚踩空的原因。

 各种深霜形态　　居于中下层的雪晶体在高的温度梯度作用下，发生明显的烧结现象，形成烧结在一起的深霜链。

烧结的深霜链 　　最低层的深霜承载着上层全部雪的压力，在压力的作用下，烧结在一起的深霜发生凝聚，形成硬度较大，密实的凝聚态结构。

凝聚深霜形态 　　深霜发育的同一时期，位于表层的雪晶体也呈现生长态势。它接触大气中的水蒸气，当水蒸气达到冰点时，会导致从水蒸气（气体）到冰（固体）的相态变化并粘附在雪晶体上。当相对湿度高于90%且温度低于?8°C时，就会形成蕨类状的冰结构，我们称为表霜。

表霜的蕨类状结构 雪面上长出来的表霜　　表霜一般逆着风向生长，因为迎风来的空气比背风来的空气湿度更高。但风不能太强，否则会损坏脆弱的蕨类状冰结构。

迎风而长的表霜　　表霜晶体的大小在很大程度上取决于温度、水蒸气量以及它们在不受干扰的情况下生长的时间。中国科学院新疆生态与地理研究所的积雪研究团队观测发现，新疆巴音布鲁克草原的表霜能形成高6cm，直径8cm的绒花一样结构。

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　　表霜晶体的形状取决于它们积聚的时间和水蒸气（湿度）的浓度。霜晶可以是透明的或白色的。当霜晶向四面八方散射光时，霜晶的涂层会呈现白色。

表霜的形态　　积雪是由数次降雪积累形成的，由于沉降时间不同，雪晶体的发育程度不同，雪晶体的颗粒和大小也就形成了明显的差异，因此积雪形成了轮廓明显的层理结构。

　　一个理想化的自然雪晶体从初始到深霜的发育变质过程为：新雪沉降-雪晶体破碎和圆化-多面体雪晶体-深霜。理论上，雪剖面观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态（摄影： 范书财2019年1月10日拍摄于新疆奇台县境内山区）　　是隆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、凝聚深霜。

　　Part.4

　　雪晶体的暮年晚景

　　春天来临，大地回暖，万物复苏时，积雪却进入了暮年。

　　随着气温升高，整体雪层的温度也升至0度，雪层内的含水率明显增加，积雪的深度也迅速下降。在雪层温度呈现0度时，雪晶体开始了等温变质，整个雪层的雪晶体菱角被圆化，并经历反复的冻融，雪晶体胶结在一起，体积也不断增加，形成融态雪晶体。

融态雪晶体　　随着温度不断升高，融态雪晶体逐步消亡，最后逐渐变成液态水。

　　Part.5

　　雪晶体的后世传说

　　春天，白天温度较高，一部分雪升华为气态进入天空。另一部分雪融化成液态水，汇入江河成为重要的淡水资源或渗入地下滋润万物。当夜晚来临时，温度下降，没有上天入地的雪水重新被冻结，镶嵌入泥土里，反反复复。当雪水全部消失时，她会在大地上留下深深的刻痕，以此来倾诉她的不舍与眷恋。

　　轻轻的我走了，正如我轻轻的来。

 雪遗留在大地上的刻痕　　吾从天上来，遁入地下归

　　苦寒之日现，岁岁来望君

　　问君知吾否，知音难寻觅

　　瑰丽一生行，孤芳以自赏

文章转载自新浪新闻