是的,高山上的雪花和平原上的雪花在形態、尺寸和形成過程上確實存在顯著差異,海拔高度是導致這些差異的關鍵因素。主要影響體現在以下幾個方面:
溫度和冰晶生長:
- 關鍵點: 雪花的形態(六角板、星狀枝、柱狀、針狀等)主要取決于水蒸氣在冰晶不同晶面上的生長速率,而這又高度依賴溫度。
- 高山: 隨著海拔升高,氣溫顯著下降。高山地區(尤其是峰頂附近)的溫度通常遠低于平原地區。在極低溫度(例如低于 -25°C)下:
- 冰晶的生長速度變慢。
- 形成的晶體結構往往更簡單,如棱柱狀、針狀或片狀,復雜的星狀分枝較少。
- 晶體尺寸通常更小。
- 平原: 降雪時的溫度通常相對較高(接近0°C)。在較暖的溫度(例如 -10°C 到 -20°C)下:
- 冰晶生長速度較快。
- 最容易形成復雜、精致的星狀枝狀晶體(尤其是在 -15°C 附近)。
- 晶體有更多時間和條件生長得更大。
濕度和水汽供應:
- 關鍵點: 冰晶生長需要水蒸氣。空氣濕度(過飽和度)直接影響生長速度和晶體形態的精細程度。
- 高山: 高海拔空氣通常更稀薄、更干燥(絕對水汽含量低)。雖然地形抬升可能導致局地云層水汽充沛(如地形云),但總體而言,較低的絕對濕度限制了冰晶的生長速度和最大尺寸。晶體可能更小、更致密。
- 平原: 低海拔地區空氣密度更大,通常能容納更多的水汽(尤其是在風暴系統或靠近水體時)。更高的絕對濕度為冰晶快速生長和形成大型、精致的結構提供了更充足的水汽條件。
風力和碰撞:
- 關鍵點: 風會影響雪花在下落過程中的碰撞、粘連和破碎。
- 高山: 高山地區風力通常更強、更持續。強風會導致:
- 雪花在落地前頻繁碰撞、破碎,形成更小、更不規則的碎片。
- 破碎的冰晶或小雪粒更容易粘連形成雪團或霰。
- 精致的枝狀結構很容易被破壞。
- 平原: 風力通常相對較小(當然也有大風天氣)。在風力較弱時,雪花有更好的機會保持其完整的晶體形態飄落到地面。
下降路徑和融化層:
- 關鍵點: 雪花從云底落到地面的過程中經歷的大氣層溫度剖面至關重要。
- 高山:
- 云底離地面很近。
- 從云底到地面的整個氣柱溫度通常都遠低于0°C。
- 雪花幾乎不會經歷融化過程,能夠以接近其原始形成的晶體形態到達地面。即使有輕微升華,形態改變也較小。
- 平原:
- 云底高度通常較高(幾百米到幾千米)。
- 雪花需要穿過更厚的大氣層才能落地。
- 在低海拔地區,尤其是在降雪開始時或結束時,近地面層溫度可能接近或略高于0°C。
- 雪花在下降過程中,其邊緣或尖端可能部分融化,導致晶體變得圓潤、模糊,甚至可能完全融化成雨滴,或者在接近地面時重新凍結成冰粒(霙)或凍雨(如果遇到更冷的近地面層)。
- 即使沒有完全融化,經歷“暖層”也會使精致的枝狀結構變鈍或粘連。
云的類型和高度:
- 高山: 降雪可能來自較低的地形云或層云,云內溫度分布相對單一。
- 平原: 降雪通常來自更高、更深厚的中層云系(如高層云、雨層云、積雨云),雪花在云中可能經歷了不同溫度層的生長環境,形態更復雜多變。
總結差異:
特征
高海拔(高山)雪花
低海拔(平原)雪花
主要形態
更簡單(棱柱、片、針狀)、小、致密;易破碎粘連成團
更復雜(星狀枝狀)、大、精致;完整形態可能性更高
尺寸
通常較小
通常較大
晶體完整性
落地時
相對接近原始形態(少融化)但
易被風破壞
落地時
可能部分融化、變圓或粘連,但
風力破壞可能較小
**關鍵影響因素
極低溫度、較低濕度、強風、短下降路徑(少融化)
較暖溫度(利于復雜生長)、較高濕度、較長下降路徑(可能經歷融化層)、風力多變
海拔高度如何改變形成過程:
海拔高度主要通過改變雪花形成和下落過程中所處的環境條件來影響其最終形態:
降低溫度: 這是最核心的影響。低溫直接決定了冰晶生長的基本形態(簡單 vs 復雜)和速度(慢 vs 快)。
降低絕對濕度: 限制了冰晶生長所需的水汽供應,導致晶體尺寸更小。
增加風速: 增加了雪花在空中的碰撞、破碎和粘連機會,破壞原生結構。
縮短下降路徑/消除融化層: 使得雪花能保持其低溫下形成的原始晶體結構,避免了融化變形。
可能改變云物理特性: 高海拔地區云的類型和微物理過程也可能與低海拔不同。
因此,當你看到高山之巔輕盈飄落的細密雪粉,和平原上大片大片的六角冰晶時,你所見證的正是不同海拔高度所塑造的獨特冰雪藝術。