霧凇
霧凇
| 霧凇 | |
|---|---|
| 國籍 | 中國 |
| 知名於 | 自然奇觀 |
霧凇 - 水氣遇冷凝華而成的自然景觀
霧凇(wù sōng)俗稱樹掛，是在嚴寒季節里，空氣中過於飽和的水氣遇冷凝華而成，是非常難得的自然奇觀。
霧凇非冰非雪，而是由於霧中無數零攝氏度以下而尚未凝華的水蒸氣隨風在樹枝等物體上不斷積聚凍粘的結果，表現為白色不透明的粒狀結構沉積物。霧凇形成需要氣溫很低，而且水汽又很充分，同時能具備這兩個形成霧凇的極重要而又相互矛盾的自然條件更是難得。
"霧凇"一詞最早出現於南北朝時代宋·呂忱(公元420年-479)所編的《字林》里，其解釋為:"寒氣結冰如珠見日光乃消，齊魯謂之霧凇。"這是最早見於文獻記載的"霧凇"一詞。
基本信息
| 中文名稱 | 霧凇 |
| 景觀分類 | 自然景觀 |
| 形成 | 飽和的水氣遇冷凝華而成 |
目錄
歷史記載
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讚美。 早在春秋時代（公元前770年—前476年）成書的《春秋》[1]上就有關於「樹稼」的記載，也有的叫「樹介」，就是現在所稱的「霧凇」。
宋代曾鞏《冬夜即事》詩即有所載：「香消一榻氍毹暖，月澹千門霧凇寒。聞說豐年從此始，更回籠燭捲簾看。」：「齊寒甚，夜氣如霧，凝於木上，旦起視之如雪，日出飄滿階庭，尤為可愛，齊人謂之霧凇。諺曰：『霧凇重霧凇，窮漢置飯甕。』以為豐年之兆。」宋人稱「霧凇」，而「以為豐年之兆」。其觀念很可能源於霧凇的古名「樹稼」[2]。
形成原理
霧凇是一種附着於地面物體（如樹枝、電線）迎風面上的白色或乳白色不透明冰層。它也是由過冷水滴凝結而成。過冷水滴（溫度低於零度）碰撞到同樣低於凍結溫度的物體時，便會形成霧凇。當空氣中的水蒸氣碰上物體馬上凝華成固態時便會結成霧凇層或霧凇沉積物。
形成霧凇的苛刻條件首先是，既要求冬季寒冷漫長，又要求空氣中有充足的水汽。其次，霧凇的形成要求既天晴少雲，又靜風，或是風速很小。空中的雲像是大地的一床被子，夜間有雲時，削弱了向外的長波輻射，使地面氣溫降低較慢，晝夜溫差相對較小，近地面空氣中的水汽就不會凝結。若是掀掉了這床被子，熱量就更多地散發出去，使得地面溫度降低，為水汽的凝結提供了必要條件。大風是霧凇形成過程中的天敵，它總能把形成過程中結構鬆散的冰晶吹散，即使簇擁在一起的霧凇也會被吹得無影無蹤，微風或靜風條件為水汽凝結凝華成霧凇提供保障。一般冬季，晴天與靜風或微風天氣同時出現的概率並不很大。另外，在有過冷卻霧的時候，特別有利於冰晶在地面物體上增長。這時在電線上、樹枝上形成了白色的冰花，叫做"霧凇"。在有霧而溫度又高於0°C的時候，霧滴沾附、匯聚在樹葉或其他物體上，叫做"霧凝"，這在森林中最常見。
1.冬季漫長寒冷的基礎條件
冬季的時間，按人們的習慣，是從11月至翌年2月的120天為冬季。按氣候學統計規定：候(5天)平均氣溫低於10℃為冬季；按其溫度規定，在我國東北方城市（以吉林為例），一般始於10月中旬，終於次年4月中旬，長達半年(基本與結冰期相吻合)；按嚴冬日規定為侯平均氣溫低於0℃，則嚴冬始於10月末，終於次年3月中旬，長達4個多月。由此來看，吉林冬季可謂冷期漫長。低溫日數多，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；低於零下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。根據對霧凇上千次統計，氣溫高於零下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，吉林霧凇出現的可能性較大；氣溫在零下26℃以下時，多數能形成霧凇。由此看出，低溫是形成吉林霧凇的前題和基礎。
2.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，很大程度上是由於豐滿水電站所產生的。吉林冬季，不凍的江面向空中源源大量蒸發水汽，霧多、雪多，有利空氣濕度增大及霧凇出現頻次增多。從吉林市三十年以上的氣象資料的統計(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，並且冬季各月相關性也很密切。吉林市冬季早晨的相對濕度，經常在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。
3.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，並常有逆溫層，使大氣層結構穩定，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，經常在15~18℃以上。氣溫日較差大，使空氣易飽和，水汽凝結成凝華的就越多。這是因為空氣能容納的水汽是有一定限度的，並且氣溫高，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，多餘的2．05毫米的水汽，就要變成水滴或冰晶了，這就是由於輻射降溫造成的結果。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：種大氣層結叫「逆溫層」)。辟如，人們冬季早晨常看到大煙筒胃出的煙，到一定高度不再繼續升高，而是橫走的原因，就是「逆溫層」造成的現象。由於地面冷，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，使大氣層結構穩定不易變性，冷空氣能持久。所以有利水汽凝結或凝華，因此輻射降溫強有利於霧凇的形成。
4.經常碧空微風的必要條件
碧空、少雲、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雲時，氣溫低；而有雲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或凝華，這對霧及霧凇形成不利。反之，夜間碧空或少雲，氣溫下降明顯，就有利霧凇的形成。根據吉林市歷年氣象資料統計，11月至翌年2月的各月平均睛天日(按氣象規定，低雲量占整個天空總雲量的2成以下，為一個晴天日的統計)：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和凝華，而且還把地面已經冷的空氣帶走，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勢。在靜風或微風時，既保持了輻射降溫，又不能把已經冷卻的冷空氣帶走，這樣很有利於凝結或凝華。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餘水汽凝結，從不封凍的寬闊的松花江面向空中源源不斷地蒸發大量水汽，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。
5.得天獨厚氣候的關鍵條件
有利的大氣候及獨特的小氣候，是形成霧凇的關鍵條件。
帶大陸性氣候。冬季本地高空盛行西北向的大氣環流。它經常引導西伯利亞高緯度地區的冷空氣一股股不斷南下(一冬平均有二十餘次冷空氣活動)。地面經常受穩定的西亞大型冷高氣壓天氣系統控制，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。
外形特徵
霧凇是一種附着於地面物體（如樹枝、電線）迎風面上的白色或乳白色不透明冰層。由於霧凇中霧滴與霧滴間空隙很多，因此霧凇呈完全不透明的白色。霧凇輕盈潔白，附着在樹木物體上，宛如瓊樹銀花，清秀雅致，這就是樹掛（又稱雪掛）。
霧凇形狀主要有兩種。一種是過冷卻霧滴碰到冷的地面物體後迅速凍結成粒狀的小冰塊，叫粒狀霧凇（或硬凇），它的結構較為緊密。另一種是由霧滴蒸發時產生的水汽凝華而形成的晶狀霧凇（或軟凇），結構較鬆散，稍有震動就會脫落。
主要分類
霧凇分為兩種，硬凇和軟凇。硬凇和水凇與霜、露都是由於空氣和地面物體之間存在着溫度差而形成的。但是，形成硬凇和水凇的溫度差是由天氣變暖而引起的，形成霜、露的溫度差卻是由於地面物體輻射冷卻所引起的。所以，它們所反映的天氣條件不同，附着的物體也不盡一樣，它們是不同的天氣現象。
硬凇
硬凇（英文：hard rime）和水凇與霜、露都是由於空氣和地面物體之間存在着溫度差而形成的。但是，形成硬凇和水凇的溫度差是由天氣變暖而引起的，形成霜、露的溫度差卻是由於地面物體輻射冷卻所引起的。所以，它們所反映的天氣條件不同，附着的物體也不盡一樣，它們是不同的天氣現象。
軟凇
軟凇（英文：soft rime）是一種白色沉積物，水珠在半冷凍霧或薄霧凍結的外表面凝結，無風或微風狀況下形成。軟霧凇通常可見於結冰樹枝的迎風面、電線上、或其他固態物品。軟霧凇在表面上與灰白色的霜相似，然而軟霧凇是由水蒸汽冷凝成液態水滴（先霧、霧或雲），然後到一個表面形成。灰白色霜則是直接由水蒸氣淤積成固體冰。灰白色霜的沉重塗層，稱為白霜，在外表上與軟霧凇非常相似，但形成過程不同：它在沒有霧，但是非常高的相對濕度（90%以上）和溫度低於-8攝氏度（18°F）條件下形成。軟霧凇的外觀十分像潔白的冰針簇：他們很脆弱，可以很容易地被抖落。因為軟霧凇是小液滴尺寸，緩慢的液態水沖積層，高度的過冷，還有迅速消散的熔化潛熱。
著名景觀
吉林霧凇
吉林霧凇儀態萬方、獨具丰韻的奇觀，每當霧凇來臨，吉林松花江岸十里長堤「忽如一夜春風來，千樹萬樹梨花開」，柳樹結銀花，松樹綻銀菊，把人們帶進如詩如畫的仙境。江澤民同志1991年在吉林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。」
因為這裡存在着「嚴寒的大氣和溫暖的江水」這對互相矛盾的自然條件的緣故。吉林冬季氣候嚴寒，清晨氣溫一般都低至零下20—25℃，儘管松花湖面上結了1米厚的堅冰，而從松花湖大壩底部豐滿水電站水閘放出來的湖水卻在零上4℃。這25—30℃的溫差使得湖水剛一出閘，就如開鍋般地騰起濃霧。
霧凇島
松花江下游的霧凇島
因霧凇多且美麗而著名。因有江水環抱。冷熱空氣在這裡相交，冬季里幾乎天天有樹掛，有時一連幾天也不掉落。島上的曾通屯是欣賞霧凇最好的去處，曾有「賞霧凇，到曾通」之說。這裡樹形奇特，沿江的垂柳掛滿了潔白晶瑩的霜花，江風吹拂銀絲閃爍，天地白茫茫一片，猶如被塵世遺忘的仙境。遠處，一行白鷺划過叢林，留下靜寥的天空。
庫爾濱霧凇
黑龍江伊春庫爾濱河流域的霧淞形成的周期長，可達4個月之久，霧凇每天的停留時間多達10小時。庫爾濱水電站下游沿岸長達15公里的霧凇林，面積達到300平方公里。庫爾濱水庫的水電站每天發電都要釋放攝氏零度以上的水，河水常年不凍，形成了濃濃的霧氣，和冷空氣融合交鋒，便形成了壯觀的仿若童話世界的霧凇奇景。雪野無垠，銀裝素裹。庫爾濱河是一條由山地平原和大山共擁的河流，河谷兩岸每天清晨都掛滿霧凇，東岸峭壁如刀削般巍然屹立，河中怪石嶙峋，西岸火山岩高低錯落，撒滿銀雪，似孩童手中的棉花糖，讓人不忍觸摸，也使得眾多攝影家們「折腰」於此。
加格達奇霧凇
2015年10月31日，受天氣變化影響，黑龍江大興安嶺地區加格達奇區出現霧凇美景。
大沙漠霧凇
2015年1月17日，新疆生產建設兵團第一師阿拉爾市十三團附近的塔克拉瑪干沙漠出現了難得一見的霧凇景觀，特殊天氣就像是一位魔術師，把大自然妝扮得分外美麗。
環保價值
霧凇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，這是因為霧凇有淨化空氣的內在功能。空氣中存在着肉眼看不見的大量微粒，其直徑大部分在2．5微米以下，約相當於人類頭髮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。
據美國對微粒污染危害做的調查測驗表明，微粒污染重比微粒污染輕的城市，患病死亡率高15%，微粒每年導致5萬人死亡，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，淨化空氣，因此，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」。
霧凇是天然的「負氧離子發生器」，在有霧凇時，負氧離子增多。據測，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千個，比沒有霧凇時的負氧離子可多5倍以上。
霧凇是環境的天然「消音器」，霧凇由於具有濃厚、結構疏鬆、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裡感到幽靜，就是這個道理。
一天中看霧淞的最佳時間是早上，因為霧淞是在早上形成的 ，所以要提早在太陽出來前起來看霧淞，早上5點左右起來，就可以看到松柳凝霜掛雪，隨着太陽的慢慢升起，還可以拍到那紅色的朝霞灑在白色的霧松上的景色，消失的時間還要看當天的風大不大，如果當天的風大的話，估計9點就開始掉下，運氣好沒風的時候，就可以維持到11、12點。