文學(xué)中的萬千氣象——揭開“木冰”的奧秘

劉浩

殘雪消融，和風(fēng)送暖。冬末初春是氣溫由冷到熱的過渡季節(jié)，在我國北方地區(qū)，降水的相態(tài)也變得復(fù)雜起來：飛雪正在收拾行囊，準(zhǔn)備踏春遠(yuǎn)行；細(xì)雨試圖重回大地，打算潤澤萬物。一個(gè)想走，卻依依不舍；一個(gè)想來，且步履匆匆。二者交會(huì)之際就會(huì)出現(xiàn)一種奇特的天氣現(xiàn)象，古人稱之為—木冰。

《春秋》中有這樣的記載：“（成公）十有六年，春，王正月，雨，木冰?！边@里的“木冰”是樹木結(jié)冰的意思。在大氣物理學(xué)中，可以讓樹木結(jié)冰的天氣現(xiàn)象有雨凇、霧凇和雪凇，那么《春秋》中所說的“木冰”具體屬于哪一種呢？由于這三位“凇”兄弟比較相似，加上對(duì)古文的理解各有不同，所以人們很容易弄混淆，從而出現(xiàn)了見仁見智的情況。接下來，本文將從氣象角度對(duì)它們進(jìn)行分析和解釋，以饗讀者。

凍雨霏霏半成雪

《春秋公羊傳》中認(rèn)為：“雨木冰者何？雨而木冰也?！庇昴颈鞘裁茨兀烤褪翘炜罩邢缕鹩?，讓樹木結(jié)了冰。按照大氣物理學(xué)的理解，天空中降下的是凍雨，落到樹上后變成了雨?。ㄋ追Q冰掛或樹掛）。也就是說，《春秋公羊傳》里的“雨木冰”指的是雨凇。

在《紅樓“雪珠兒”趣解》（詳見《百科知識(shí)》2022年02B）一文中，筆者曾提到“雪珠兒（霰）”的形成與云中的過冷水滴有莫大關(guān)系。實(shí)際上，過冷水滴的大小也分三六九等，較大的、可以落到地面的過冷水滴（也稱過冷雨滴）便是凍雨。從外觀上來看，凍雨與普通的雨滴相差不大，但由于凍雨的溫度比較低（低于0℃），如果與同樣冰冷的物體碰撞，便會(huì)立即凍結(jié)成外表光滑而透明的冰層，這就是雨凇。也就是說，雨凇是由凍雨形成的。

凍雨這種半是液態(tài)半似膠的特點(diǎn)，在宋詩中也有體現(xiàn)。大文豪蘇軾在《游三游洞》中寫道：“凍雨霏霏半成雪，游人屨冷蒼苔滑?！崩渑諝鈱?duì)峙之際，西陵峽外的三游洞經(jīng)歷了一次凍雨天氣過程，給詩人登山造成了不少困擾。其實(shí)，讓登山路變得異?；牟皇巧n苔，而是落地成冰的凍雨。想必蘇軾當(dāng)時(shí)也對(duì)腳底下的“出溜滑”心有余悸吧。

凍雨出現(xiàn)的天氣密碼

大氣物理學(xué)家認(rèn)為，與凍雨相關(guān)的最主要的氣象要素是氣溫，具體而言是氣溫的垂直分布。大氣物理學(xué)家利用探空資料發(fā)現(xiàn)，冰相機(jī)制和暖雨機(jī)制均會(huì)導(dǎo)致凍雨的產(chǎn)生。在冰相機(jī)制下，大氣溫度在垂直方向存在著“冷—暖—冷”的分布，即高層存在凍結(jié)層、中低層存在融化層、近地面存在冷凍層。冰雪晶在凍結(jié)層形成；然后降落到融化層，融化為液態(tài)的雨滴；雨滴下落到達(dá)冷凍層，當(dāng)溫度降到0℃以下時(shí)，形成凍雨。在暖雨機(jī)制下，大氣溫度在垂直方向上并沒有大于0℃的暖層，所以雨滴以過冷水的形式降落到地面并凍結(jié)，形成凍雨。

研究表明，我國凍雨主要以暖雨機(jī)制為主，其中，北方（約北緯30°以北）凍雨以冰相機(jī)制居多，南方（約北緯30°以南）凍雨兩種機(jī)制均有。大部分凍雨集中發(fā)生在長江以南。河南省東南部、河北省中南部也是凍雨發(fā)生相對(duì)集中的區(qū)域。

落到樹木上的凍雨會(huì)形成美麗的雨凇，但也會(huì)造成許多危害。如果凍雨落到地面上，會(huì)嚴(yán)重影響公路、鐵路和飛機(jī)的出行安全；如果凍雨落到電線和電線桿上，會(huì)形成積冰，導(dǎo)致通信和供電中斷，進(jìn)而影響公眾的正常生活。所以，我們只希望美麗的凍雨出現(xiàn)在特定位置，而且量級(jí)最好不要太大。

霧凇花開樹樹同

關(guān)于“木冰”，還有其他解釋?！稘h書·五行志》引用經(jīng)學(xué)家劉歆的觀點(diǎn)，認(rèn)為：“上陽施不下通，下陰施不上達(dá)，故雨，而木為之冰，雰氣寒，木不曲直也?！甭涞綐淠旧系挠曛宰兂闪吮?，是因?yàn)殪F氣寒冷，使樹木失去了韌性。明代大才子楊慎在《寒夕》一詩中寫道：“檐花穿霧凇，窗紙戰(zhàn)風(fēng)棱?！彼J(rèn)為，霧淞，木冰也，著樹玲瓏如花。另外，楊慎還認(rèn)為“雨木冰”和“木冰”一樣，都是霧凇的別稱。那么，霧凇是如何形成的？它和上文提到的雨凇有何不同呢？

大氣物理學(xué)家認(rèn)為，霧凇是低溫條件下空氣中水汽直接凝華，或過冷霧滴直接凍結(jié)在物體上而形成的乳白色冰晶沉積物。從形成機(jī)理來看，霧凇可以分為兩類。一是在微風(fēng)嚴(yán)寒（氣溫為-15℃）的天氣條件下，如果空氣濕度超過冰面飽和，空氣中水汽就會(huì)直接在地面物體上凝華，從而形成針狀霧凇。其外形為白色毛茸茸的針狀晶體，有冰晶閃光，厚度一般較小，密度也比較小。二是在微寒（氣溫為-5℃）、濃霧、有風(fēng)的天氣條件下，過冷霧滴碰到物體（如樹枝等）的迎風(fēng)面和突出部位并很快凍結(jié)，由于保持了霧滴外形，結(jié)果形成表面起伏不平的粒狀乳白色冰層，密度比較大，被稱為粒狀霧凇。粒狀霧松可增至很大的厚度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞樹木、電線，影響交通、供電和通信。

不過，與雨凇相比，霧凇的結(jié)構(gòu)比較松脆，受到震動(dòng)后容易掉落。所以，雨凇和霧凇雖然都能“掛”到樹上，但二者在形態(tài)上差別還是很大的，形成過程也有較大區(qū)別。由此看來，劉歆和楊慎都錯(cuò)將《春秋》中的“木冰”當(dāng)成了霧凇。

不過，古人中也不乏對(duì)霧凇熟稔者。北宋詩人韓琦在《殘臘》一詩中寫道：“妝點(diǎn)瑤林連霧凇，沈埋茵草未羊眠?！痹凇办F凇”二字旁邊，韓琦還加了“北人以重霧著物謂之霧凇”的自注，可謂對(duì)霧凇進(jìn)行了準(zhǔn)確定義。同樣生活在北宋時(shí)期的文學(xué)家曾鞏曾寫過一首名為《霧凇》的詩，他在詩中寫道：“園林日出靜無風(fēng)，霧凇花開樹樹同?！鼻宄?，詩人漫步在靜謐的園林之中，風(fēng)小而霧輕，一棵棵樹上都掛滿了潔白的霧凇。陽光透過薄霧，灑在園中，照到樹上，為潔白的霧凇增添了些許暖色。從詩中“無風(fēng)”的天氣狀況可以推斷，當(dāng)時(shí)霧凇在樹上的分布比較均一，所以詩人看到的應(yīng)該是針狀霧凇。

霧凇在冷云降水機(jī)制的發(fā)現(xiàn)中曾起到過重要作用。1922年2月，瑞典氣象學(xué)家貝吉龍?jiān)谂餐W斯陸北部山區(qū)休假期間，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣溫低于-5℃的時(shí)候，這個(gè)山區(qū)的空中經(jīng)常被一層很冷的霧所包圍，但地面附近沒有霧，山區(qū)的冷杉樹上還掛滿了霧凇。貝吉龍猜想，如果在云中加入小冰晶，小冰晶就會(huì)不斷吸收云中的過冷水，這樣就能形成降水落到地面了。這種猜想就是貝吉龍假說，后被德國氣象學(xué)家芬德森證實(shí)，被稱為貝吉龍-芬德森學(xué)說。貝吉龍-芬德森學(xué)說讓人們更加確定人工手段可以影響天氣。近幾十年來，我國人工影響天氣技術(shù)和科研水平有了明顯提高，逐漸形成了使用地面碘化銀燃燒爐、高炮和火箭、飛機(jī)等方式開展人工影響天氣作業(yè)的格局。在一定時(shí)機(jī)和條件下，技術(shù)人員可以通過對(duì)局部區(qū)域大氣中的物理過程施加影響，使其發(fā)生某種變化，從而達(dá)到減輕或避免氣象災(zāi)害的目的。

雪凇似霧復(fù)如花

除此之外，還有一種可以讓樹木結(jié)冰的天氣現(xiàn)象—雪凇。雪凇跟霧凇的外形很像，不仔細(xì)分辨的話，確實(shí)非常容易弄錯(cuò)。明代詩人楊巍曾經(jīng)在一次大雪后看到了雪凇，還寫了兩首詩，其中就有“未到春風(fēng)里，忽驚樹樹花”“開門看霽雪，似霧復(fù)如花”等詩句。詩人打開房門，本來想看一下雪景，結(jié)果看到了滿樹的冰掛，要不是滿院的積雪，差點(diǎn)以為樹上掛的是霧凇。

雪凇的形成條件也比較苛刻。如果近地層溫度較高，下落的雪花就會(huì)部分融化；此時(shí)的雪花具有較強(qiáng)的黏性，落到樹上后會(huì)附著在樹枝表面；雪花不斷下落，雪花之間也因不停粘連而形成厚厚的雪凇。

通?？蓮亩逊e方向來區(qū)分雪凇和霧凇。對(duì)于雪淞而言，當(dāng)風(fēng)力比較小時(shí)，雪凇會(huì)沿垂直方向在樹枝上堆積；當(dāng)風(fēng)力比較大時(shí)，雪凇會(huì)順著風(fēng)向堆積。對(duì)于霧凇而言，粒狀霧凇是迎著風(fēng)向堆積，針狀霧凇則沒有明顯的堆積方向，一般均勻分布在樹枝上。當(dāng)然，像詩人楊巍那樣，通過降雪來認(rèn)定雪凇也不失為一個(gè)好方法。

綜上所述，筆者認(rèn)為，“木冰”是雨凇、霧凇和雪凇的統(tǒng)稱，而“雨木冰”是雨凇的特指。雖然雨凇、霧凇和雪凇三者比較相似，但形成機(jī)理各有不同，稍加留心，還是可以區(qū)分開的。大家以后再看到樹木結(jié)冰的現(xiàn)象時(shí)，別忘了拍照、發(fā)朋友圈的同時(shí)，也要仔細(xì)分辨它們。