探秘美奐絕倫的冬季自然奇觀

文/方 楠（浙江省預(yù)警信息發(fā)布中心）

華夏神州，氣象萬(wàn)千，四季景致，蔚為大觀。冬天雖然沒(méi)有春日的盎然、夏日的燦爛、秋日的豐碩，但是大自然卻賦予它諸多獨(dú)特的景觀，為看似蕭索的冬季增添了幾分縹緲、清冽之美。那么，這些奇妙的冬季景觀都是怎樣形成的？又有哪些科學(xué)奧秘蘊(yùn)藏在其中？接下來(lái)，讓我們一一揭曉。

有關(guān)霧凇的“冷知識(shí)”

霧凇，俗稱(chēng)“樹(shù)掛”，也被稱(chēng)作“傲霜花”或“瓊花”。在人們的印象中，霧凇是東北地區(qū)特有的美景，其實(shí)，冬季我國(guó)北方和南方的高山地區(qū)都可能出現(xiàn)霧凇。吉林省吉林市的霧凇島最為著名，有人將吉林霧凇與桂林山水、云南石林和長(zhǎng)江三峽并稱(chēng)為“中國(guó)四大自然奇觀”。

霧凇是在低溫時(shí)，空氣中的水汽直接凝華，或過(guò)冷霧滴直接凍結(jié)在物體上的乳白色冰晶沉積物。霧凇形成的氣象條件十分嚴(yán)苛，需要?dú)鉁?、水汽、輻射降溫和風(fēng)速相互之間的“完美配合”。首先，既要?dú)鉁氐停€要空氣中有充足的水汽。當(dāng)溫度低、空氣中水汽充足時(shí)，遇到降溫，空氣中的飽和水汽才能凝華成冰。其次，要具備晴空少云的氣象條件。夜間有云時(shí)，地面向外的長(zhǎng)波輻射減弱，地面降溫較慢，晝夜溫差相對(duì)較小，近地面空氣中的水汽就不會(huì)凝結(jié)。晴空少云的氣象條件有利于輻射降溫，為水汽凝結(jié)提供了必要條件。最后，還需要靜風(fēng)或微風(fēng)條件。大風(fēng)是霧凇形成的“天敵”，霧凇形成過(guò)程中若遇大風(fēng)，剛剛形成的霧凇會(huì)被吹散，所以靜風(fēng)或微風(fēng)條件為形成霧凇提供了保障。

那么，霧凇和霜或雪是一回事嗎？霜和霧凇形狀相似，但形成過(guò)程有別。霜主要形成于晴朗微風(fēng)的夜晚，水汽遇冷凝附于地面或物體上，凝結(jié)為固態(tài)，形成了霜。而霧凇的形成有著更為復(fù)雜的物理現(xiàn)象，需要同時(shí)滿(mǎn)足低溫和充足的水汽這兩個(gè)苛刻且彼此矛盾的條件。此外，霧凇也不是雪，雪只能覆蓋在草木上方，而霧凇則可以纏繞在草木上。當(dāng)然，霧凇更不是冰凌，冰凌又被稱(chēng)作“雨凇”，是凍雨的產(chǎn)物。一旦出現(xiàn)冰凌必須及時(shí)處理，以免高空墜落傷人。

如果按低溫和濕潤(rùn)這兩個(gè)條件放眼全國(guó)，那么就不難理解為何美麗的霧凇最青睞東北地區(qū)了。首先，占據(jù)我國(guó)最高緯度的東北地區(qū)夠冷，滿(mǎn)足水汽成冰的條件；其次，氣溫低導(dǎo)致蒸發(fā)量小，且東北地區(qū)位于季風(fēng)區(qū)，是濕潤(rùn)之地。我國(guó)最著名的霧凇觀賞勝地——吉林市霧凇島，四面被松花江水環(huán)抱，雖然冬季氣溫低于-20℃，但江水并不會(huì)完全凍結(jié)。松花江上游的水電站將河流摩擦升溫，松花江吉林段常年江水滔滔，源源不斷地向空氣中蒸發(fā)，使得吉林低空水汽豐富。

潮濕而寒冷，這只是霧凇形成的第一個(gè)條件。如前文所述，風(fēng)和云對(duì)霧凇的形成也同樣重要。對(duì)嬌弱的晶狀霧凇來(lái)說(shuō)，大風(fēng)是其形成過(guò)程中的天敵，它能把尚未成形、結(jié)構(gòu)松散的冰晶吹散，即使簇?fù)碓谝黄鸬撵F凇也會(huì)被吹得無(wú)影無(wú)蹤。因此，靜風(fēng)或微風(fēng)條件是最好的。云是夜晚水汽凝結(jié)的阻礙。如果夜間有云，大氣逆輻射增強(qiáng)，使得地面降溫較慢，那么近地面空氣中的水汽就不會(huì)凝結(jié)，也就不會(huì)形成霧凇。巧的是，位于我國(guó)東部季風(fēng)區(qū)的東北大部分地區(qū)雨熱同期，冬季寒冷漫長(zhǎng)，晴天居多，夜間少云利于降溫，這些都為東北地區(qū)形成壯觀的霧凇景觀創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的條件。

那么，華東地區(qū)能形成霧凇奇觀嗎？答案是肯定的。前文提到形成霧凇的兩個(gè)苛刻條件是低溫和充足的水汽。華東地區(qū)地處東亞季風(fēng)區(qū)，水汽充沛自不必說(shuō)，一些山區(qū)丘陵地帶海拔較高處也具備低溫的條件。冬季，每遇晴朗少云無(wú)風(fēng)的日子也能一睹霧凇的美輪美奐。且這里的霧凇多形成于崇山峻嶺之間，如云階月地之境，景致亦與東北霧凇有所不同。華東地區(qū)觀賞霧凇首推黃山。冬季是黃山雪凇、雨凇和霧凇最高發(fā)的季節(jié)，積雪天數(shù)可達(dá)60 多天，出現(xiàn)雨凇和霧凇的日子也有三四十天。另外，位于浙皖交界、浙江省境內(nèi)的龍王山是長(zhǎng)三角地區(qū)第一高峰，來(lái)自北方的寒流在這里被阻擋，龍王山得以成為浙北地區(qū)為數(shù)不多可以觀賞霧凇的地方。

龍王山霧凇雪景

霧凇雖美，但也不能忽視其存在的隱患。霧凇結(jié)構(gòu)緊密，密度大，對(duì)樹(shù)木、電線及某些附著物具有一定的破壞力。因此，在欣賞美景的同時(shí)，我們也要注意防范可能存在的危害。

“冰封”在湖中的氣泡

遙遠(yuǎn)的落基山脈中有一座特殊的湖——加拿大的亞伯拉罕湖。當(dāng)嚴(yán)冬降臨時(shí)，這里便有億萬(wàn)冰泡出現(xiàn)在冰封的湖面，如夢(mèng)似幻。那么，是誰(shuí)描繪了湖泊的神奇“凍妝”？在我國(guó)的大地上，是不是也隱藏著鮮為人知的“高顏值”冰泡湖呢？

新疆賽里木湖冰泡湖景觀

冰泡湖是一個(gè)形象的說(shuō)法，并不是所有結(jié)冰的湖面都能出現(xiàn)冰泡景觀。形成冰泡湖需要滿(mǎn)足兩個(gè)基本條件：一是有在水中釋放氣體的源頭。這是由冰泡湖特殊的構(gòu)造造就的——湖底存在許許多多的水草，這些水草枯萎衰敗之后會(huì)在水中發(fā)酵，釋放出甲烷等氣體，于是一個(gè)個(gè)氣泡就向水面升騰。這也是冰泡形成的根本原因。二是湖水的降溫速度非常快，可以瞬間讓整個(gè)湖面凍結(jié)。湖水中的氣泡沖向水面的速度不足以快過(guò)冰封的速度，于是就被封印在冰面之下了。

當(dāng)然，要想成為壯美的景觀，還需要三個(gè)附加條件。一是天氣晴好，充足的光線才能折射出冰封在湖內(nèi)的氣泡；二是湖水要清澈，湖水的透光率會(huì)直接影響到冰泡的觀賞體驗(yàn)；三是要有大風(fēng)“清理”和“打磨”冰面，這樣一個(gè)個(gè)冰泡才能被呈現(xiàn)。

位于新疆天山山脈西部的賽里木湖是我國(guó)著名的冰泡觀賞點(diǎn)。作為封閉性的高山湖泊，賽里木湖的水色湛藍(lán)清澈，透明度達(dá)10 米以上。冬季寒風(fēng)中的賽里木湖，有著奇妙美幻的冰泡景觀。

冰泡湖

結(jié)冰的瀑布

冰瀑是因天氣寒冷，水流到低于0℃的地表后與巖石凍結(jié)而形成的一種自然景觀。氣溫驟降，原本的潺潺流水，凝結(jié)成潔白的“玉帶”，寬闊的巨型冰瀑高掛崖壁，讓人們不禁感嘆大自然的鬼斧神工。

在我國(guó)，排在首位的一定是壺口冰瀑。每年最寒冷的一至三月陜西省宜川縣都會(huì)上演這樣的奇觀。這時(shí)的黃河水不再奔放豪邁，而是搭起了壯麗的“冰橋”。機(jī)緣巧合之時(shí)，在熠熠生輝的陽(yáng)光下還有可能遇見(jiàn)美麗的彩虹。

很多人會(huì)將冰瀑誤解為瀑布完全凍結(jié)成冰，這并不準(zhǔn)確。一般來(lái)說(shuō)，水結(jié)冰需要具備兩個(gè)條件：一是低溫；二是凝結(jié)核。但如果水流動(dòng)起來(lái)，那么造成的擾動(dòng)就會(huì)對(duì)凝結(jié)核所起的“聚集”作用造成一定的破壞，從而使冰凍過(guò)程變得困難。

一般而言，只有在瀑布的水源被完全凍住的時(shí)候，整條瀑布才可能是完全凍結(jié)的。但這種情況只可能發(fā)生在一些水流緩慢的、極小型的瀑布中。我們所熟知的壺口冰瀑，由于水流太大，頂多只會(huì)表面結(jié)冰，其主體還是在持續(xù)奔涌的。

壺口冰瀑景觀