[科普中國]-霧淞

形成

過冷水滴（低于零度）接觸到同樣低于凍結(jié)溫度的物體時，便會形成霧凇。當水滴小到一碰上物體馬上凍結(jié)時便會結(jié)成霧凇層或霧凇沉積物。霧凇層由小冰粒構(gòu)成，在它們之間有氣孔，這樣便造成典型的白色外表和粒狀結(jié)構(gòu)。由于各個過冷水滴的迅速凍結(jié)，相鄰冰粒之間的內(nèi)聚力較差，易于從附著物上脫落。被過冷卻云環(huán)繞的山頂上最容易形成霧凇，它也是飛機上常見的冰凍形式，在寒冷的天氣里泉水、河流、湖泊或池塘附近的蒸霧也可形成霧凇。霧凇是受到人們普遍欣賞的一種自然美景，但是它有時也會成為一種自然災(zāi)害。嚴重時會將電線、樹木壓斷，造成損失。1

分類霧凇分為硬凇和軟凇兩類。

在空氣和這些物體之間便形成一個比較大的溫差。如果這時溫度在0°C以下，便會在物體上形成冰晶，它叫做“硬凇”。如果溫度在0°C以上，便會在物體表面凝結(jié)成水滴，叫做“軟凇”。

氣象學家認為，硬凇發(fā)生于樹枝或其他固體的迎風面，理想的條件是風速高，氣溫介于零下2攝氏度到零下8攝氏度之間。軟凇的形成則有所不同。在風力較為平緩的情況下，當薄霧中的小水滴粘附到物體的外表面時，就會形成軟凇。

名稱由來中國是世界上記載霧凇最早的國家，千百年來中國古代人很早就對霧凇有了許多稱呼和贊美。早在春秋時代（公元前770年—前476年）成書的《春秋》上就有關(guān)于“樹稼”的記載，也有的叫“樹介”，就是現(xiàn)在所稱的“霧凇”?！办F凇”一詞最早出現(xiàn)于南北朝時代宋·呂忱（公元420年—479）所編的《字林》里，其解釋為：“寒氣結(jié)冰如珠見日光乃消，齊魯謂之霧凇?！边@是一千多年前最早見于文獻記載的“霧凇”一詞。

吉林霧凇基本介紹吉林霧凇以儀態(tài)萬方、獨具豐韻的奇觀，讓絡(luò)繹不絕的中外游客贊不絕口。吉林霧凇與桂林山水、云南石林和長江三峽同為中國四大自然奇觀，卻是這四處自然景觀中最為特別的一個。每當霧凇來臨，吉林市松花江岸十里長堤“忽如一夜春風來，千樹萬樹梨花開”，柳樹結(jié)銀花，松樹綻銀菊，把人們帶進如詩如畫的仙境。

清初文學家張岱在《湖心亭看雪》一文中描繪雪夜之西湖，有“霧凇沆碭，天與云與山與水，上下一白湖上影子，惟長堤一痕、湖心亭一點、與余舟一芥、舟中人兩三粒而已?！钡拿罟P。2

江澤民總書記1991年月在吉林市視察期間恰逢霧凇奇景，欣然秉筆，寫下“寒江雪柳，玉樹瓊花，吉林樹掛，名不虛傳”之句。1998年他又賦詩曰：“寒江雪柳日新晴，玉樹瓊花滿目春。歷盡天華成此景，人間萬事出艱辛。”

特點每到冬季，盡管松花湖上一抹如鏡、冰凍如鐵，但冰層下面幾十米深的水里仍能保持4℃的水溫，水溫和地面溫差常在30℃左右，江水與空氣之間產(chǎn)生了巨大的溫差，松花江源源不斷釋放出的水蒸氣凝結(jié)在兩岸的樹木和草叢之間，形成厚度達到40至60毫米的“樹掛”現(xiàn)象，遠遠超過國內(nèi)其他地區(qū)的普通樹掛的厚度（多為5至10毫米）。而“吉林霧凇”又是霧凇中厚度最大、密度最小和結(jié)構(gòu)最疏松的霧凇品種——毛茸形晶狀霧凇，觀賞起來格外晶瑩剔透，所以吉林霧凇更堪稱為霧凇極品中的極品。 “一江寒水清，兩岸瓊花凝”是吉林霧凇奇觀那儀態(tài)妖嬈、獨具豐韻的典型概括。當霧凇出現(xiàn)的時候，漫漫江堤，披銀戴玉，仿若柳樹結(jié)銀花，松柏綻銀菊一般。一時間，霧凇奇景便把人們帶進如詩如畫的仙境之中，這讓許多有幸身臨其境的中外游客贊不絕口。

作用北方也有一些地方偶爾也有霧凇出現(xiàn)，但其結(jié)構(gòu)緊密，密度大，對樹木、電線及某些附著物有一定的破壞力。而吉林霧凇除了美麗之外，結(jié)構(gòu)很疏松，密度很小，沒有危害，而且還對人類有很多益處。吉林霧凇正迎合了時下非常流行的一句話：“我美麗、我健康！”

現(xiàn)代都市空氣質(zhì)量的下降是讓人擔憂的問題，吉林霧凇可是空氣的天然清潔工。人們在觀賞玉樹瓊花般的吉林霧凇時，都會感到空氣格外清新舒爽、滋潤肺腑，這是因為霧凇有凈化空氣的內(nèi)在功能?？諝庵写嬖谥庋劭床灰姷拇罅课⒘?，其直徑大部分在2．5微米以下，約相當于人類頭發(fā)絲直徑的四十分之一，體積很小，重量極輕，懸浮在空氣中，危害人的健康。據(jù)美國對微粒污染危害做的調(diào)查測驗表明，微粒污染重比微粒污染輕的城市，患病死亡率高15%，微粒每年導(dǎo)致五萬人死亡，其中大部分是已患呼吸道疾病的老人和兒童。

霧凇初始階段的凇附，吸附微粒沉降到大地，凈化空氣，因此，吉林霧凇不僅在外觀上潔白無瑕，給人以純潔高雅的風貌，而且還是天然大面積的空氣“清潔器”。 注重保健的人都不會對空氣加濕器、負氧離子發(fā)生器等感到陌生，其實吉林霧凇就是天然的“負氧離子發(fā)生器”。所謂負氧離子，是指在一定條件下，帶負電的離子與中性的原子結(jié)合，這種多帶負離子的原子，就是負氧離子。負氧離子，也被人們譽為空氣中的“維生素”、“環(huán)境衛(wèi)士”、“長壽素”等，它有消塵滅菌、促進新陳代謝和加速血液循環(huán)等功能，可調(diào)整神經(jīng)，提高人體免疫力和體質(zhì)。在出現(xiàn)濃密霧凇時，因不封凍的江面在低溫條件下，水滴分裂蒸發(fā)大量水汽，形成了“噴電效應(yīng)”，因而促進了空氣離子化，也就是在有霧凇時，負氧離子增多。據(jù)測，在有霧凇時，吉林松花江畔負氧離子每立方厘米可達上千至數(shù)千個，比沒有霧凇時的負氧離子可多5倍以上。 噪音也是現(xiàn)代都市生活給人們帶來的一個有害副產(chǎn)品，吉林霧凇是環(huán)境的天然“消音器”。噪音使人煩躁、疲憊、精力分散以及工作和學習效率降低，并能直接影響人們的健康以至于生命。人為控制和減少噪音危害，需要一定條件，并且又有一定局限性。吉林霧凇由于具有濃厚、結(jié)構(gòu)疏松、密度小、空隙度高的特點，因此對音波反射率很低，能吸收和容納大量音波，在形成霧凇的成排密集的樹林里感到幽靜，就是這個道理。 此外，根據(jù)吉林霧凇出現(xiàn)的特點、周期規(guī)律等，還可反饋未來天氣和年成信息，為各行各業(yè)興利避害、增收創(chuàng)利做出貢獻。

形成條件霧凇”，這種天氣現(xiàn)象的形成，是多種因素構(gòu)成、復(fù)雜的大氣過程。溫度和濕度條件，只是具備了產(chǎn)生霧凇的基本條件。然而，促成霧凇形成的因素是多方面的，它既是復(fù)雜，又是相互配合的大氣物理變化過程。很多地方的霧凇，只是達到形成霧凇的基本條件，但不夠全面和充分有利，因此形成的霧凇一般不夠理想。而吉林霧凇的成因，是由于具備得天獨厚的充分有利的特殊條件，構(gòu)成了有機地超越常規(guī)的物理機制的獨特成因。3

冬季漫長寒冷的基礎(chǔ)條件

吉林冬季的時間，按當?shù)厝藗兊牧晳T，是從11月至翌年2月的120天為冬季。按氣候?qū)W統(tǒng)計規(guī)定：候(5天)平均氣溫低于10℃為冬季；按其溫度規(guī)定，吉林市一般始于10月中旬，終于次年4月中旬，長達半年(基本與結(jié)冰期相吻合)；按嚴冬日規(guī)定為侯平均氣溫低于0℃，則吉林市嚴冬始于10月末，終于次年3月中旬，長達4個多月。由此來看，吉林市冬季可謂冷期漫長。低溫日數(shù)多，是吉林市冬季氣溫的另一特點。可形成吉林霧凇的零下20℃以下日期，一冬有60~70天；低于零下30℃以下日期，一冬有10~15天。歷年極端最低氣溫為零下40．2℃，這可以說是幾乎到了“哈氣成霜”、 “滴水成冰”的程度。根據(jù)對霧凇上千次統(tǒng)計，氣溫高于零下13℃時，即使是形成吉林霧凇的其它條件都齊備了，但吉林霧凇也不易形成。氣溫在零下20℃以下時，吉林霧凇出現(xiàn)的可能性較大；氣溫在零下26℃以下時，多數(shù)能形成霧凇。由此看出，低溫是形成吉林霧凇的前題和基礎(chǔ)。

低空水汽量多的充分條件

不凍江、霧多、雪多、空氣濕度大、水汽充足、易飽和，這是形成吉林霧凇的充分條件，而這一條件，很大程度上是由于豐滿水電站所產(chǎn)生的。吉林冬季，不凍的江面向空中源源大量蒸發(fā)水汽，霧多、雪多，有利空氣濕度增大及霧凇出現(xiàn)頻次增多。從吉林市三十年以上的氣象資料的統(tǒng)計(表)看出：不論是平均的霧日、雪日及霧凇日，還是最多的霧日、雪日及霧凇日，均是呈同步成正比例的，即霧多、雪多、霧凇也多，并且冬季各月相關(guān)性也很密切。吉林市冬季早晨的相對濕度，經(jīng)常在95%以上，因而也可看出吉林市冬季空氣濕度大、水汽充足、易飽和，從而霧凇的凝華過程顯著，使形成吉林霧凇更加充分。

輻射降溫****強烈的有利條件

冬季輻射降溫強，因而氣溫日較差大，并常有逆溫層，使大氣層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，是形成吉林霧凇的有利條件。地面白天通過短波方式接受太陽輻射，氣溫升高；到了夜間地面不僅失去日照增溫，反而以長波方式還向空中散發(fā)熱量，使夜間氣溫下降，這就是地面輻射降溫。吉林市冬季夜間長，輻射降溫強，氣溫日較差（一日最高氣溫與最低氣溫之溫差，稱為氣溫日較差）大，經(jīng)常在15~18℃以上。氣溫日較差大，使空氣易飽和，水汽凝結(jié)成凝華的就越多。這是因為空氣能容納的水汽是有一定限度的，并且氣溫高，可容納水汽的能力多；氣溫低，容納水汽能力少。辟如，白天氣溫零下10℃，一立方米空氣最多可容納2．86毫米水汽；而到了夜間，氣溫下降到零下25℃,最多可容納水汽的能力僅有0．81毫米了，多余的2．05毫米的水汽，就要變成水滴或冰晶了，這就是由于輻射降溫造成的結(jié)果。另外，輻射降溫強還使地面氣溫比上層大氣降溫快，從而形成“逆溫層”(氣溫隨高度升高而降低，即本應(yīng)平均每升高100米，降低0．6℃，但不僅沒降低，反而升高，這：種大氣層結(jié)叫“逆溫層”)。辟如，人們冬季早晨?？吹酱鬅熗参赋龅臒?，到一定高度不再繼續(xù)升高，而是橫走的原因，就是“逆溫層”造成的現(xiàn)象。由于地面冷，近地面空氣密度大，而上層的大氣不太冷，空氣密度較小。因而大氣就像頭輕腳重的不倒翁一樣，使大氣層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易變性，冷空氣能持久。所以有利水汽凝結(jié)或凝華，因此輻射降溫強有利于霧凇的形成。

經(jīng)常碧空微風的必要條件

碧空、少云、靜風或微風，是形成吉林霧凇的必要條件。人們都知道夜間沒有云時，氣溫低；而有云時就像地面的上空有個蓋子，消弱了輻射降溫，使氣溫降低的少，晝夜的溫差不大。因而原來空氣中水汽就不易凝結(jié)或凝華，這對霧及霧凇形成不利。反之，夜間碧空或少云，氣溫下降明顯，就有利霧凇的形成。根據(jù)吉林市歷年氣象資料統(tǒng)計，11月至翌年2月的各月平均睛天日(按氣象規(guī)定，低云量占整個天空總云量的2成以下，為一個晴天日的統(tǒng)計)：11月19.3日、12月22.0日、1月22.2日、2月20.1日。由此看出，吉林市晴天多，這是形成吉林霧凇的必要條件。風對吉林霧凇很敏感。在風速大的情況下，不僅破壞了水汽凝結(jié)和凝華，而且還把地面已經(jīng)冷的空氣帶走，因而破壞了霧凇的形成。吉林市冬季靜風和微風(1~2米/秒以下的風)，與其它風力相比占絕對優(yōu)勢。在靜風或微風時，既保持了輻射降溫，又不能把已經(jīng)冷卻的冷空氣帶走，這樣很有利于凝結(jié)或凝華。因此，靜風或微風，對吉林霧凇的形成的必要條件多；而夜間氣溫降低，大氣持水能力減少就有多余水汽凝結(jié)，從不封凍的寬闊的松花江面向空中源源不斷地蒸發(fā)大量水汽，就大大增加了空氣中的飽和水汽量，所以說，這是形成吉林霧凇得天獨厚的地理條件。

得天獨厚氣候的關(guān)鍵條件

有利的大氣候及獨特的小氣候，是形成吉林霧凇的關(guān)鍵條件。吉林市地處寒溫帶大陸性氣候。冬季本地高空盛行西北向的大氣環(huán)流。它經(jīng)常引導(dǎo)西伯利亞高緯度地區(qū)的冷空氣一股股不斷南下(一冬平均有二十余次冷空氣活動)。地面經(jīng)常受穩(wěn)定的西亞大型冷高氣壓天氣系統(tǒng)控制，使貝加爾湖到蒙古的冷氣團在本地持久停留，另外，季風特點又很明顯，使偏北風的頻率增多，而且經(jīng)常有寒潮的降雪及突然降溫的天氣(一冬平均有6~8次)，這是形成霧凇的大氣候背景。