固态降水家族中的默默无闻者

文｜刘浩 解文娟

众所周知，从相态上讲，降水分为固态和液态两大类。与液态降水相比，固态降水的种类更加繁多，我们不妨称之为“固态降水家族”。提起固态降水，有的人会想到雪花，有的人会想起冰雹。雪花因形态万千而备受世人推崇，冰雹因体形硕大而让人闻之色变。其实，固态降水家族中还有很多默默无闻者，它们静静地来、悄悄地走，来去间透露出低调的奢华。

雪花的好姐妹——霰

古典名著《红楼梦》中两次提到了“雪珠儿”这一不太常见的天气现象。它的学名叫霰，常常与雪花相伴相生、同时降落，是雪花的好姐妹。

霰和雪花都是由冰雪晶演化而来。在一定温度条件下，云中的冰雪晶会不断通过贝吉龙效应吸收周边过冷水滴中的水分，从而不断生长。由于重力的作用，长大后的冰雪晶便会下落。冰雪晶在下落过程中如果进入到过冷水充沛的区域，就会不可避免地跟过冷云滴发生碰撞。此时，像胶水一样的过冷云滴就会粘到雪晶上，并冻结成冰，大气物理学中习惯将这种冰称之为凇，将这一过程称之为凇附过程。凇在冰雪晶上越聚越多，冰雪晶原有的六个角便荡然无存，转而形成一种球形或圆锥形的小冰珠，这就是霰。

2022年1月19日石家庄的霰

在经历了云中水汽在凝结核上凝华成冰雪晶和云中过冷水滴在冰雪晶上凇附这两个过程之后，霰就诞生了。当冰雪晶在下落过程中遇到的不是过冷云滴而是其他冰雪晶，在适宜的气温条件下，冰雪晶之间就会相互粘连，从而形成鹅毛般的大雪。综上所述，冰雪晶是霰和雪花的初级阶段，下落过程中的不同经历让它们的形态产生了不同变化。

霰的个头很小，直径仅2～5毫米，所以经常被人忽视。众多霰粒落到地上后，呈现出白茫茫的一片，故而常被误认作雪。

微型固态降水

在固态降水家族中，还有许多体形微小、不易被发现的降水形态，比如米雪和冰丸等。

米雪类似于“长粒香”那样的米粒。米雪一般是扁长的，白色或不透明的冰颗粒，直径小于1毫米，通常从层云中徐徐落下，强度变化不大（非阵性），落到坚硬物体的表面时，既不会反弹也不会破碎。米雪是毛毛雨的固体形态，是毛毛雨在下落过程中遇冷凝结后的产物。

冰丸又称冰粒，直径小于5毫米，是透明的丸状或不规则的固态降水，较硬，落到坚硬的地面上时一般会反跳。有时内部还有未冻结的水，如被碰碎，则仅剩下破碎的冰壳。冰丸是过冷雨滴（或部分融化的雪花）下落时通过相对较冷的冰点层重新冻结后形成的。因此，如果没冻透，会呈现外表是冰、内部是水的状态。

与雪和霰不同，这两种固态降水都经历了由液态到固态的转化过程。这种转化跟气温的垂直分布有关。在高空寒冷的云中形成的雪和霰，在下落过程中其周边的气温会越来越高。如果0 ℃层的高度比较高，那雪和霰在下落过程中就会不断融化，最终以雨的形态降落到地面。

那米雪和冰丸所经历的液态转化为固态的过程是怎么回事？一般情况下，气温随着海拔的升高而降低，但也有例外。如果近地面的冷空气比较强盛，则会出现气温随高度升高的情况。如果此时云层中降落的是毛毛雨，那么毛毛雨会在近地层被冻结，从而形成米粒状的米雪降落到地面。

在实际过程中，气温的垂直分布很复杂，其分布往往并不是线性的。初冬时节，暖空气有时会比较强盛，顺着冷空气的顶部爬坡，形成暖锋，在暖锋前往往会产生降水。高空的气温比较低，云层中产生的是固态降水，固态降水落到中间的暖空气层时会融化成液态，而近地面又是以冷空气为主导，低于0 ℃的空气层比较深厚，此时液态降水会重新转化成固态降水。

简而言之，气温的垂直分布呈现出冷—暖—冷的形势（类似于“夹心饼干”），如果高空中出现了降水并且各层的高度合适，那么降水在下落过程中其相态也会发生固态—液态—固态的转换。当高空中的固态降水到达暖层后便开始融化。有的完全融化成过冷雨滴，有的则部分融化，形成内部是冰、外部是过冷水的形态。这些降水粒子重新进入近地层的冷层后，便会重新凝结，从而形成冰丸。冰丸的外表是一层薄薄的冰壳，内部可以是过冷雨滴，也可以是部分融化的霰或冰雪晶。

固态降水的形态千差万别、大小各不相同，尤其是其中的霰、米雪、冰丸等，由于体形较小，出现的频率不高，容易被人忽视。六角的雪花固然美丽，珠子状的霰、长粒状的米雪、颗粒状的冰丸也并不输雪的形态，反而为寒冷的冬日增添了一抹靓丽的色彩。

路灯下的霰（摄影：刘浩）