雪花是如何形成的

近几个冬天，美国大片地区遭遇了暴风雪的肆虐，数百万美国人仿佛置身于梦幻般的冬季仙境。但一旦冰雪积累到一定程度，梦境就会很快变成噩梦。

最近的寒冷和降雪大多可归咎于不受约束的极地涡旋和大气中过量的水分，这两个问题因气候变化而加剧。但即使在正常情况下，生活在高纬度或高海拔地区的人们对杰克·弗罗斯特也并不陌生。无论是新英格兰的东北风，还是阿拉斯加的北极暴风，雪是许多美国人生活中的一个事实，他们设计了一些聪明的适应方法来应对它。然而，对于这样一种常见的自然现象来说，雪仍然有一种诡异的神秘感——没有多少天气事件能如此无声无息地抚慰人心，同时又充满凶险。

长久以来，雪一直是冬天本身的象征，体现了这个季节的宁静、和平的气氛，并且比雨夹雪产生的任何东西都更有趣。但它也要为美国每年数百人的死亡负责，并几乎可以关闭文明，正如1993年的疫情所显示的那样。世纪风暴”。

但这些从雪泥到绒毛再到粉末的白色物质是什么呢?它是如何形成的?是什么让它如此迷人?继续往下读，深入了解大自然母亲是如何将她的愤怒转化为风暴的。

雪是如何形成的

引发暴风雪的诀窍是“大气升力”，它指的是任何能使温暖潮湿的空气从地球表面上升到天空，并在那里形成云的东西。这通常发生在两个气团碰撞时——迫使温暖的空气在较冷的“圆顶”上——但也可能发生在温暖的空气从山的一侧滑上来时。在另一个常见的过程中，被称为“湖效应雪”，一团寒冷、干燥的空气在湖面上移动，造成温度不稳定，推动温暖的水蒸气上升。

无论什么东西把它举起来，上升的水蒸气最终会冷却到一定程度，从而转化为液体。产生的水滴可以形成云，但首先它们需要一些东西凝结到就像露水凝结在草上或水凝结在玻璃杯外面一样。大气层看起来似乎是一个稀疏而孤独的地方，但它并不是空的:远距离的风将各种微观碎片带到那里，主要是灰尘、污垢和盐的形式。这些漂浮的花絮在天空中循环，甚至跨越大陆和海洋，它们给云滴提供了附着的东西(见右图)。当你用舌头舔到一片雪花时，你可能是在吃撒哈拉沙漠的一粒沙子、中亚大草原的土壤，甚至是你自己汽车排气管里的烟灰。

风暴云在增长的过程中会不断上升，上升到天空中越来越冷的区域。即使在寒冷的冬天，大多数云仍然是由液态水滴组成的，但一旦它们下降到约14华氏度以下，它们最终会开始结冰。单个的云水滴一个一个地凝固成冰颗粒，然后吸引其他水蒸气和水滴向其表面靠近。这导致了微小但快速增长的“雪晶”，一旦它们足够重，就会突然掉落。

雪花是如何形成独特形状的

雪晶根据云团的温度和湿度生长成各种各样的形状(详情见下图)。当它们穿过云层时，聚集了越来越多的冰粒，当结晶的毛毛雨演变成暴风雪时，它们经常聚集在一起。当这些掉落的晶体离开云层底部时，它们通常已经成长为复杂的、晶格状的星暴，我们称之为“雪花”。

在空中变形的雪

如果空气一直低于冰点到达地面，这些雪花就会保持它们独特的形状，在地面上堆积成雪。然而，它们在下降过程中经常经历各种其他的变化，产生一些其他不太常见的降水形式。飘落时融化的雪花会变成雨，但有时它们在落地前会再次结冰，在这种情况下，它们被称为“雨夹雪”。然而，如果它们在着陆后才重新结冰，它们就被称为“冻雨”——一种看似危险的天气现象，它看起来和正常的雨一样，但却给道路和人行道涂上了一层光滑、冰冷的光泽。

美国哪些地区会下雪?

在现代历史的某个时刻，美国几乎每个地区都至少经历过温和的阵雨——甚至南佛罗里达的大部分地区也是如此——但降雪非常不规律、不均匀，以至于美国国家海洋和大气管理局没有在州一级保留官方降雪记录。不过，它确实追踪了城市的总降雪量，国家气候数据中心的记录显示，纽约是美国降雪量最大的一些城市的所在地:雪城年平均降雪量为115英寸，其次是布法罗(93英寸)、罗切斯特(92英寸)和宾汉姆顿(84英寸)。

当然，也有一些人口较少的地区，降雪量比这要大得多。例如，新罕布什尔州的华盛顿山平均身高275英寸，而华盛顿雷尼尔山国家公园的天堂护林员站的身高在全美领先每年平均677英寸。(全国年平均降雪量见上图。)

冬天天气的危险

除了冻伤和体温过低等与温度相关的威胁外，暴风雪还会对人类社会造成严重破坏，导致通勤者滞留，机场关闭，物资运输受阻，紧急和医疗服务中断。大量积雪还会倒倒树木，折断电线，导致屋顶倒塌，有时人、宠物和牲畜会连续几天被隔离。1993年的暴风雪就是一个最好的例子——它关闭了亚特兰大北部所有的州际高速公路，瘫痪了整个东海岸的城市，造成了超过60亿美元的损失——但最近冬天的天气也很恶劣。

继2009年底的两场大暴风雪给许多州带来超过一英尺厚的降雪之后，几周后的另一场暴风雪被认为在全国范围内造成至少20人死亡，大范围的道路关闭和航班取消，甚至在德克萨斯州和附近的州造成了大约20多个龙卷风。2010年，也就是华盛顿特区的那一年，寒冷的冬天依然持续着的《雪魔敦》(Snowmageddon)，以及2011年和2013年。不仅仅是美国:2010年12月，伦敦希思罗机场(Heathrow airport)因罕见的大雪被迫关闭，欧洲大部分地区也受到了影响。根据最近的一项研究，欧洲降雪量的增加至少部分与气候变化有关，因为北极海冰的消失让更多的冷空气向南流动。

大雪对家庭和企业是一个严重的威胁，但对司机来说尤其危险。美国国家海洋和大气管理局的数据显示，在冰雪造成的所有伤害中，约70%来自交通事故，其中四分之一发生在遭遇风暴的人身上。但危险并没有随着暴风雪而结束，因为融化的雪通常会导致黑冰、路面湿滑，甚至在春天会引发洪水，比如冰堵和大量融雪经常会导致北达科他州和明尼苏达州红河沿岸的洪水。

图片:美国国家海洋和大气管理局