霧凇

雨凇

08 凍雨

新年伊始，貴州天氣呈現(xiàn)出了“動(dòng)如脫兔”的架勢(shì)，貴州大部出現(xiàn)了較大范圍的持續(xù)性凍雨天氣。與2008年的貴州凍雨相比，相似點(diǎn)與不同點(diǎn)體現(xiàn)何處?凍雨“落戶”貴州是一種常態(tài)嗎？如何應(yīng)對(duì)今冬經(jīng)常出現(xiàn)的災(zāi)害性天氣……現(xiàn)為您一一解疑。

在初冬或冬末初春，人們可以看到，當(dāng)空中的雨落到電線、樹(shù)木、植被和地面上時(shí)，立即就凝成一層晶瑩透亮的薄冰，久而久之，電線掛上了粗粗的冰條，地面上也積了一層薄薄的冰，這就是凍雨。

形成過(guò)程很糾結(jié)

凍雨就是溫度低于0℃的雨水

凍雨出現(xiàn)的最初狀態(tài)其實(shí)是雪花，當(dāng)時(shí)空氣溫度低于0℃。在下降到3000米左右時(shí)，經(jīng)過(guò)溫度高于0℃的空氣層融化成雨滴。隨后下降到地面，遇到溫度又低于0℃的空氣時(shí)，水滴雖不會(huì)轉(zhuǎn)化為雪花，但附著在物體上后，就會(huì)凍結(jié)成外表光滑、晶瑩透明的一層冰殼。

從上面的形成過(guò)程可以看出，凍雨的產(chǎn)生需要3層氣溫不同的空氣交匯，形成一個(gè)上下冷、中間熱的“夾心餅干”。此外，還需要有利的降水條件??簡(jiǎn)單說(shuō)就是當(dāng)天要下雨。

小凍雨 大危害

造成輸電、通訊、交通中斷

凍雨在碰到樹(shù)枝、電線、或地面上時(shí)，就會(huì)在這些物體上凍結(jié)成外表光滑、晶瑩透明的一層冰殼，有時(shí)邊凍邊淌，像一條條冰柱。這種冰層在氣象學(xué)上又稱為“雨凇”。凍雨落在電線、樹(shù)枝、地面上，隨即結(jié)成外表光滑的一層薄冰，有的是如同冰糖葫蘆的糖衣一樣將附著物包裹起來(lái)，有的則是邊流動(dòng)邊凍結(jié)，結(jié)果便制造出一串串鐘乳石似的冰柱、冰穗（俗稱“冰掛”），它們晶瑩透亮，如同冰雕一般可以說(shuō)是大自然的一大奇觀，煞是好看！可惜的是，雨凇并沒(méi)有像它的親戚霧凇一樣成為人們欣賞的一大奇觀，而是成為了災(zāi)害，雨凇與霧凇的區(qū)別簡(jiǎn)而言之雨凇是由雨滴凝結(jié)而成的，而霧凇則是由水汽凝華而成。在密度上雨凇可以達(dá)到0.85克/立方厘米，而霧凇只有0.25克/立方厘米,對(duì)于附著物的壓力雨凇遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于霧凇。雨凇與地表水的結(jié)冰也有明顯不同，雨凇邊降邊凍，能立即附著于物體的外表而不流失，形成越來(lái)越厚的堅(jiān)實(shí)冰層，從而使物體負(fù)重加大。其特性使其在電力、農(nóng)業(yè)、交通等方面造成比較嚴(yán)重的影響。

雨凇最大的危害是使供電線路中斷，雨凇使高壓線的鋼塔可能會(huì)承受10－20倍的電線重量，在兩個(gè)鋼鐵之間的電線上所凝結(jié)的冰的重量可以達(dá)到數(shù)噸之重，電線結(jié)冰后，遇冷收縮，加上風(fēng)吹引起的震蕩和雨凇重量的影響，能使電線和電話線不勝重荷而被壓斷，幾公里甚至幾十公里的電線桿成排傾倒，造成輸電、通訊中斷，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在今年即造成我國(guó)十多個(gè)省份出現(xiàn)電力中斷，個(gè)別城市電力甚至完全中斷。電力的中斷又導(dǎo)致了鐵路電力機(jī)車的無(wú)法運(yùn)行，間接地影響鐵路運(yùn)輸。在公路交通上，在路面上形成冰殼，導(dǎo)致路面打滑引發(fā)交通事故甚至導(dǎo)致高速公路的封閉。雨凇也會(huì)威脅飛機(jī)的飛行安全，飛機(jī)在凍雨中飛行時(shí)，會(huì)在機(jī)翼、螺旋槳結(jié)冰，影響飛機(jī)空氣動(dòng)力性能造成失事。小學(xué)語(yǔ)文課本中的《一個(gè)降落傘包》講述的就是周總理所乘坐的飛機(jī)遇到凍雨時(shí)的故事。在農(nóng)業(yè)上雨凇會(huì)大面積地破壞幼林、凍傷果樹(shù)，凍死莊稼。嚴(yán)重的凍雨也會(huì)把房子壓塌，危及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

危害究竟有多大

貴州凍雨還沒(méi)有2008年的那種增長(zhǎng)勢(shì)頭

人們印象比較深刻的是貴州2008年出現(xiàn)的凍雨，今年的凍雨與2008年相比，兩者產(chǎn)生的條件相似。2008年和今年的貴州凍雨，都是幾次冷空氣過(guò)程的接踵而至??前面的冷空氣還沒(méi)有讓氣溫回升，后面的冷空氣又來(lái)湊熱鬧，如此一來(lái)，冷空氣處于相對(duì)穩(wěn)定維持的狀態(tài)；在這種情況下，孟加拉灣、南海等的暖濕氣流比較好，濕空氣流比較活躍，所以出現(xiàn)了一些冰凍天氣。但是，從暖濕氣流來(lái)看，2008年西北太平洋副熱帶高壓比較強(qiáng)，使得孟加拉灣到江南、華南一帶的水汽條件較好，今年跟2008年比起來(lái)，此條件相對(duì)較差一些。按照這種發(fā)展形勢(shì)去分析，今年的貴州凍雨還沒(méi)有2008年的那種增長(zhǎng)勢(shì)頭。

從雪的量級(jí)來(lái)比較，我們現(xiàn)在看到的實(shí)況沒(méi)有像2008年那樣??沿著長(zhǎng)江流域一帶，雪下得很大。今年江南北部的雪也就10厘米左右，而2008年積雪最深達(dá)30厘米左右，相差有20厘米。從出現(xiàn)的時(shí)間來(lái)說(shuō)，今年貴州凍雨在1月1日就出現(xiàn)了，2008年是在1月10日才開(kāi)始；從持續(xù)的時(shí)間來(lái)說(shuō)，2008那場(chǎng)凍雨持續(xù)了20多天，目前由于今年的凍雨天氣沒(méi)結(jié)束，還沒(méi)法進(jìn)行比較。

凍雨→雨凇?霧凇，

都因“滴水成冰”

凍雨過(guò)后一般會(huì)形成雨凇或霧凇的景觀。雨凇與霧凇形成的條件非常苛刻,一般只能形成在氣溫為0℃-10℃的雨、霧天氣中，由于大氣中凝結(jié)核較充足而凍結(jié)核常常短缺,受曲率約束飄浮在空中的霧滴和下落雨滴�？傻椭�-40℃也不凍結(jié),稱為過(guò)冷卻霧滴與過(guò)冷卻雨滴,通稱為過(guò)冷水,兩者的區(qū)別僅僅在于過(guò)冷卻水的大小不同,霧滴的大小在3～100μm,而雨滴的大小介乎于0.1～8mm;雖然它們?cè)诖髿庵锌梢员３忠簯B(tài),一旦接觸到溫度低于0℃的任何物體,就會(huì)在其上迅速凍結(jié),形成千姿百態(tài)的凇結(jié)體,并迎風(fēng)生長(zhǎng);又因?yàn)閮鼋Y(jié)的水量多寡、方式不同,其色澤、形態(tài)各異,使周圍的一切披上了冰清玉潔的外衣,造就了一個(gè)水晶宮般的童話世界。霧凇和雨凇常常同時(shí)發(fā)生或者交替出現(xiàn),對(duì)供電線路造成極大傷害,形成嚴(yán)重的氣象災(zāi)害。如果飛機(jī)飛行在過(guò)冷云中,不慎進(jìn)入過(guò)冷卻水豐水區(qū)后,以60～100 m/s的高速度撞凍大量過(guò)冷卻水,機(jī)身大量覆冰后,極易釀成機(jī)毀人亡的空難。

霧凇可以分為兩種,晶狀霧凇是過(guò)冷卻霧滴在溫度<0℃的物體迎風(fēng)面撞凍而形成的,呈半透明毛玻璃狀,密度比較大,形成時(shí)風(fēng)速較大;粒狀霧凇是由于冰面與水面的飽和水汽壓差,使得過(guò)冷卻霧滴蒸發(fā),霧凇凝華增長(zhǎng)而形成的, 呈乳白色松脆粒狀起伏,密度比較小,形成時(shí)風(fēng)速不大。過(guò)冷卻水比較充足一般形成晶狀霧凇,過(guò)冷卻水比較少一般形成粒狀霧凇。霧凇還可以分為葉形、毛聳形、針形、扇形、片形等亞類。

雨凇是過(guò)冷卻雨滴或毛毛雨滴在溫度<0℃的物體上撞凍而形成的,在任何物體表面均可形成,雨量不大時(shí)在迎風(fēng)面增長(zhǎng)較快,雨量較大時(shí)反而在背風(fēng)面快速增長(zhǎng),風(fēng)速較大時(shí)有一定交角,呈透明玻璃狀或半透明毛玻璃狀,堅(jiān)硬光滑或略有隆突,密度很大。雨凇也可以分為梳狀、橢圓狀、匣狀、波狀等亞類。

霧凇、雨凇成因

關(guān)于雨凇和霧凇復(fù)合積冰的成因,根據(jù)云霧物理學(xué)原理,我個(gè)人認(rèn)為最關(guān)鍵的有兩點(diǎn):一是下墊面物體溫度<0℃,二是低空(3000m以下)有豐富的過(guò)冷卻水,有豐富的凝結(jié)核和水汽供應(yīng),而缺乏凍結(jié)核(成冰核)。雨滴在下落時(shí)溫度一般比環(huán)境溫度低2℃～4℃,由于受曲率約束,可低至-40℃而保持液態(tài)，一旦碰到有凍結(jié)核，或者落在曲率減小的表面,可以瞬間凍結(jié)，而形成雨凇和霧凇，這是典型的云降水物理理論中的成冰過(guò)程。也是人工影響天氣技術(shù)中冷云催化的理論基礎(chǔ)。影響積冰強(qiáng)度的兩個(gè)主要因子是大氣中過(guò)冷卻水的含量和輸送過(guò)冷卻水滴的速度,對(duì)霧凇而言是風(fēng)速, 對(duì)雨凇而言是雨滴下落末速度, 其次還涉及物體對(duì)過(guò)冷卻水滴的捕獲系數(shù)和凍結(jié)系數(shù)。此外,如果近地層在長(zhǎng)期低溫陰雨的情況下維持較高的濕度,雖然對(duì)于水面是不飽和的,但如果對(duì)冰面是飽和的,水汽就會(huì)在原有凇結(jié)體上凝華凇附,如果這樣的條件持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),凝華凇附量會(huì)非常驚人,這次冰凍災(zāi)害中見(jiàn)到的輸電線外包裹近乎同心圓的覆冰,就是這樣形成的。

凍雨與逆溫層

逆溫層是鋒區(qū)、鋒面等典型層狀云降水普遍存在的低空層結(jié),不是一定發(fā)生凍雨的充要條件,只要近地層(3000m以下)有豐富的過(guò)冷卻水, 有豐富的凝結(jié)核和水汽供應(yīng)，而缺乏凍結(jié)核(成冰核)就可以形成凍雨，這時(shí)大氣層結(jié)是濕飽和遞減的，還是等溫的，乃至于存在逆溫層，都能形成凍雨。

為什么貴州多發(fā)凝凍？

因?yàn)橘F州的氣溫層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。貴州地處云貴高原東北側(cè)，平均海拔1100m,在冬季風(fēng)盛行時(shí)，北方南下的冷空氣受到高原大地形的阻擋，在西南地區(qū)形成滇黔(又稱西南)準(zhǔn)靜止鋒。由于鋒后地區(qū)陰雨綿綿，當(dāng)?shù)孛鏈囟鹊陀?℃時(shí)，降水在及地前成為過(guò)冷卻雨滴，進(jìn)而形成冬季貴州山區(qū)常見(jiàn)的氣象災(zāi)害??凝凍。貴州多為夜雨，而夜晚的時(shí)候，因?yàn)榇髿猸h(huán)流的作用，導(dǎo)致近地面的溫度低于空中�？墒琴F州一般空中的氣溫是在0℃以上，水是以液體形態(tài)存在，但是夜晚降落到近地面時(shí)，氣溫降低，在低于0℃的情況下，在近地面就會(huì)凝結(jié)成冰，導(dǎo)致凝凍天氣的出現(xiàn)。

凝凍也稱凍雨，是貴州主要災(zāi)害性天氣之一，其出現(xiàn)次數(shù)之多居全國(guó)首位。

南朝即有“凍雨”之說(shuō)

冷雨，寒雨。南朝梁簡(jiǎn)文帝 《玄圃納涼詩(shī)》：“飛流如凍雨，夜月似秋霜�！� 唐 宋? 《梅花賦》：“凍雨晚濕，夙露朝滋，又如英皇泣于九疑 �！� 宋 蘇軾 《游三游洞》詩(shī)：“凍雨霏霏半成雪，游人屨凍蒼苔滑。” 清 黃景仁 《歲暮懷人》詩(shī)：“打窗凍雨翦燈風(fēng)，擁鼻吟殘地火紅。” 茅盾 《虹》九：“彤云密布的長(zhǎng)空此時(shí)灑下些輕輕飄飄的快要變成雪花的凍雨。冬的黑影已經(jīng)在這里叩門(mén)了�！�

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