姗姗来迟的大雪，降落需要几步？

赛先生 · 公众号 · 科学 · 2025-03-15 19:04

正文

3月15日，许多北京居民的朋友圈被春雪刷屏了。拍摄：潘孝本

导读：

3月15日，憋了一个冬天的北京，迎来了2025年的初雪。成团的雪花，穿过大气层，簌簌地来到眼前，是不是很惊喜？

实际上，降雪从来不是一件容易的事。这可是个精细活儿。

瞿立建 | 撰文

下雪是不是很简单，把雨滴冻成冰，掉下来就是雪？非也，这种东西叫冰丸(ice pellet)，不是雪。降雪个精细活，分为五步：

1. 凝汽为云

2. 结水成冰

3. 吸气成雪

4. 雪上加凇

5. 碰并勾连。

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第一步：凝汽为云

下雪是一种降水过程，要降水天上就要先有水。

富含水蒸气的空气上升到高处，那里温度很低，水蒸气在空气中的灰尘、污染物、火山灰、海盐等固体小颗粒上，凝结成液滴，称为云滴（Cloud Droplet），云滴内部的小颗粒称为云凝结核（cloud condensation nuclei, CCN）。

云滴可通过碰撞聚集在一起，足够重的时候会掉落下来，这就是下雨。

下雪是另外一个故事。

云凝结核、云滴、雨滴的相对大小

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第二步：结水成冰

大气温度继续降低，降低到冰点时，云滴并不会就开始结成冰，而是要求温度进一步降低。冰点之下的液态水称为过冷水。

温度越过冰点继续降低，云滴碰到合适的小颗粒，开始结冰，这样的小颗粒称为冰核颗粒（ice nucleating particle），与水蒸气凝结成水过程中云凝结核的作用类似。有些云凝结核就可以发挥冰核颗粒的作用。新结冰有的会碎掉，分崩的冰碎片是最佳的冰核颗粒。这种过程叫冰晶倍增（ice multiplication）。

云通常是冰和过冷云滴的混合物，这样的云叫做混合相云（mixed-phase clouds）。地球上绝大多数雪降落自混合相云。

混合相云示意图

阿尔卑斯山少女峰上空的混合相云。束线状云为主要由冰晶组成的云，绒团状云为主要由液滴组成的云。

小冰核沾上更多的云滴，是不是就长成雪花了？

雪花不是这样长的。

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第三步：吸气成雪

冰晶和水滴中的水分子是不是就锁死在其中呢？

不是的，水分子不是静静待在那里，而是在剧烈运动着，并且运动速度不一样。有些水分子会从冰晶或水滴跑出去，有些水分子会进入到冰晶或水滴中。冰晶或水滴与表面附近的水蒸气一直进行着分子交换。进出的分子数如果相等，冰晶或水滴的大小也就确定了。如果跑出去的分子多于进来的水分子，那就是冰晶融化或水滴蒸发，反过来，进来的水分子如果多于跑出去的分子，冰晶或水滴将长大。