冬天来了,一些地方将出现冻雨。
冻雨是冬天以及冬春交替季节比较常见的灾害性天气现象,它比较多地出现于我国云贵高原以及华南多山地区,给农业生产、交通、电力、通信以及人们日常生活造成不利影响。
许多人对冻雨、雨夹雪和冰粒区别不清,常常将三者混为一谈,其实它们是不同的东西。同时,冻雨与凝冻也不是一回事。今天我们就从科学的角度来认识冻雨,详细了解这种美丽的灾害现象。
美丽的灾害
当你看到下面这张照片,一定会为它晶莹剔透的美而赞叹,它就是由冻雨造成的:
冰中的梅花
一枝梅花被通透的冰晶细致地包裹起来,透出令人窒息的美感。同样地,当满树红色的果实遭遇冻雨,也肯定会让人在树下流连忘返。
冻雨
当然,这种小清新在农民的眼里却往往是另外一番感受,他们惦记的是田地里的庄稼会不会遭受摧残、院子里掉落的树枝会不会砸坏屋瓦。交通警察和道路维护人员需要加班加点,因为所有的马路会变成巨大的溜冰场,交通事故频发,司机寸步难行。电力工人需要翻山越岭去巡线,电线上凝结的一串串冰凌不仅会拉断电线,还可能摧毁高大的电塔,造成大面积停电和通信中断。
冻雨造成的覆冰压垮了电塔
冻雨是如何形成的?
相比于下雨或下雪,冻雨的形成条件要苛刻得多,它通常与冷暖空气交汇相遇有关。暖空气比冷空气密度低,因此当暖锋迫近时,低于冰点的冷空气会被困于最底层的区域,?空气在它的上方流动。而在暖锋的上方的高空,还是冷空气的天下,于是在这片区域就产生了冷空气-暖空气-冷空气的垂直温度分层。
温度分层与雨雪的形成
如果没有暖气流的影响,高空寒冷云层中的冰晶会在飘落的过程中一点点长大,形成雪花,一直降落到地面;若是在高层的大气中遭遇到暖湿气流,冰晶会融化变成雨滴,当雨滴继续下落,它又会在下方寒冷空气中重新凝结起来形成冰粒,与那些还没来得及凝结的雨水一起落到地面,这就是我们常见的雨夹雪天气;而如果暖空气下方的冷空气层比较弱或比较薄,雨滴的温度已经降到了零下,但还没来得及凝结就落到了地面,就是我们称的冻雨。
由此可见,冻雨的形成与暖空气下方冷空气层的厚度及温度有关,这一层冷空气过厚过强,降下来的就是冰粒或雨夹雪;这层冷空气层过薄过弱,下的就是雨;只有条件刚刚好的时候,雨水才能形成过冷水。
冻雨在草地上形成冰晶
水并不是到了零度就结冰
我们常常把摄氏零度说成是水的冰点,这并不完全准确。事实上在许多情况下,水在0℃甚至低于0℃时并不会结冰。将0℃称为水冰的熔点更合适些。
水在从液体状态过渡到固体状态的过程被称为“成核”。如果水很干净,比如你将一瓶纯净水放进冰箱,即使冷却到了-10℃,它依然还会是液体状态,它被称为过冷水。过冷水里没有杂质,它不能形成凝结核。而当你将水小心取出,慢慢倒在一块冰上时,水会立刻凝结起来,变成晶莹的冰柱。
一个有趣的过冷水结冰实验
过冷水如果受到大的振动也会结冰,这是因为水中分子重新排列造成的现象。如果你将冰箱中的过冷水取出,重重地放在桌面上,会看到它迅速地凝结起来。
过冷水受振动会立刻结冰
当高空的冰晶穿越暖气层变成水滴,又经过下方冷气层的降温后,它变成低于0℃的过冷水,但它还没有结冰。当这些过冷水的水滴落到树枝、电线或地面,撞击力使水滴中的分子团受到振动,它会立刻凝结成冰。这就是冻雨形成的完整过程。
过冷水形成的冰的速度非常快,看起来晶莹剔透
冻雨与凝冻的区别
冬天还常常出现凝冻现象,虽然都是结冰造成的灾害天气,但冻雨与凝冻是有区别的。我们先来看看凝冻天气在电线上形成的覆冰:
凝冻现象
而冻雨常常会在电线上形成透明的冰挂:
冻雨将电线拉断
凝冻现象是空气中过冷的雾滴遇到物体凝结成核,当它们凝结在树枝上时便是我们常见的雾凇现象。而冻雨的凝结则被称为釉冰或雨凇。雾凇是大气结冰现象的一种,它在各个方向上相对均匀,并且由于大气空气的存在变得不怎么透明;冻雨则是透明的,事实上冻雨常常与雨夹雪相伴,这是由于空气中冷暖气团相互交汇形成的现象。
总结:
冻雨是一种冬春季节常见的天气现象,它在全球许多地区都有发生,大规模的冻雨被称为冰暴,会对我们的生产生活造成非常不利的影响。
冻雨由冷暖气团交汇而形成,其形成条件比较苛刻,如果冷空气过强会变成冰粒或雨夹雪,如果冷空气过弱则不会凝结。
冻雨形成的条件
干净的水滴即使到了零度以下仍然不会结冰,一旦受到振动就会凝结起来,形成透明的冰晶,这就是冻雨。现在,你明白了吧?