文学中的万千气象——揭开“木冰”的奥秘

文学中的万千气象——揭开“木冰”的奥秘

冻雨出现的天气密码

大气物理学家认为,与冻雨相关的最主要的气象要素是气温,具体而言是气温的垂直分布。大气物理学家利用探空资料发现,冰相机制和暖雨机制均会导致冻雨的产生。在冰相机制下,大气温度在垂直方向存在着“冷—暖—冷”的分布,即高层存在冻结层、中低层存在融化层、近地面存在冷冻层。冰雪晶在冻结层形成;然后降落到融化层,融化为液态的雨滴;雨滴下落到达冷冻层,当温度降到0℃以下时,形成冻雨。在暖雨机制下,大气温度在垂直方向上并没有大于0℃的暖层,所以雨滴以过冷水的形式降落到地面并冻结,形成冻雨。

研究表明,我国冻雨主要以暖雨机制为主,其中,北方(约北纬30°以北)冻雨以冰相机制居多,南方(约北纬30°以南)冻雨两种机制均有。大部分冻雨集中发生在长江以南。河南省东南部、河北省中南部也是冻雨发生相对集中的区域。

落到树木上的冻雨会形成美丽的雨凇,但也会造成许多危害。如果冻雨落到地面上,会严重影响公路、铁路和飞机的出行安全;如果冻雨落到电线和电线杆上,会形成积冰,导致通信和供电中断,进而影响公众的正常生活。所以,我们只希望美丽的冻雨出现在特定位置,而且量级最好不要太大。

雾凇花开树树同

关于“木冰”,还有其他解释。《汉书·五行志》引用经学家刘歆的观点,认为:“上阳施不下通,下阴施不上达,故雨,而木为之冰,雰气寒,木不曲直也。”落到树木上的雨之所以变成了冰,是因为雾气寒冷,使树木失去了韧性。明代大才子杨慎在《寒夕》一诗中写道:“檐花穿雾凇,窗纸战风棱。”他认为,雾淞,木冰也,著树玲珑如花。另外,杨慎还认为“雨木冰”和“木冰”一样,都是雾凇的别称。那么,雾凇是如何形成的?它和上文提到的雨凇有何不同呢?

大气物理学家认为,雾凇是低温条件下空气中水汽直接凝华,或过冷雾滴直接冻结在物体上而形成的乳白色冰晶沉积物。从形成机理来看,雾凇可以分为两类。一是在微风严寒(气温为-15℃)的天气条件下,如果空气湿度超过冰面饱和,空气中水汽就会直接在地面物体上凝华,从而形成针状雾凇。其外形为白色毛茸茸的针状晶体,有冰晶闪光,厚度一般较小,密度也比较小。二是在微寒(气温为-5℃)、浓雾、有风的天气条件下,过冷雾滴碰到物体(如树枝等)的迎风面和突出部位并很快冻结,由于保持了雾滴外形,结果形成表面起伏不平的粒状乳白色冰层,密度比较大,被称为粒状雾凇。粒状雾松可增至很大的厚度,严重时会破坏树木、电线,影响交通、供电和通信。

不过,与雨凇相比,雾凇的结构比较松脆,受到震动后容易掉落。所以,雨凇和雾凇虽然都能“挂”到树上,但二者在形态上差别还是很大的,形成过程也有较大区别。由此看来,刘歆和杨慎都错将《春秋》中的“木冰”当成了雾凇。

不过,古人中也不乏对雾凇熟稔者。北宋诗人韩琦在《残腊》一诗中写道:“妆点瑶林连雾凇,沈埋茵草未羊眠。” 在“雾凇”二字旁边,韩琦还加了“北人以重雾著物谓之雾凇”的自注,可谓对雾凇进行了准确定义。同样生活在北宋时期的文学家曾巩曾写过一首名为《雾凇》的诗,他在诗中写道:“园林日出静无风,雾凇花开树树同。”清晨,诗人漫步在静谧的园林之中,风小而雾轻,一棵棵树上都挂满了洁白的雾凇。阳光透过薄雾,洒在园中,照到树上,为洁白的雾凇增添了些许暖色。从诗中“无风”的天气状况可以推断,当时雾凇在树上的分布比较均一,所以诗人看到的应该是针状雾凇。

雪凇似雾复如花

除此之外,还有一种可以让树木结冰的天气现象——雪凇。雪凇跟雾凇的外形很像,不仔细分辨的话,确实非常容易弄错。明代诗人杨巍曾经在一次大雪后看到了雪凇,还写了两首诗,其中就有“未到春风里,忽惊树树花”“开门看霁雪,似雾复如花”等诗句。诗人打开房门,本来想看一下雪景,结果看到了满树的冰挂,要不是满院的积雪,差点以为树上挂的是雾凇。

雪凇的形成条件也比较苛刻。如果近地层温度较高,下落的雪花就会部分融化;此时的雪花具有较强的黏性,落到树上后会附着在树枝表面;雪花不断下落,雪花之间也因不停粘连而形成厚厚的雪凇。

通常可从堆积方向来区分雪凇和雾凇。对于雪淞而言,当风力比较小时,雪凇会沿垂直方向在树枝上堆积;当风力比较大时,雪凇会顺着风向堆积。对于雾凇而言,粒状雾凇是迎着风向堆积,针状雾凇则没有明显的堆积方向,一般均匀分布在树枝上。当然,像诗人杨巍那样,通过降雪来认定雪凇也不失为一个好方法。

综上所述,笔者认为,“木冰”是雨凇、雾凇和雪凇的统称,而“雨木冰”是雨凇的特指。虽然雨凇、雾凇和雪凇三者比较相似,但形成机理各有不同,稍加留心,还是可以区分开的。大家以后再看到树木结冰的现象时,别忘了拍照、发朋友圈的同时,也要仔细分辨它们。

本文节选自《百科知识》2023年1B

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