編者按：近期，山東出現(xiàn)多場冷流雪，而北美洲五大湖區(qū)域今冬破紀錄的高溫導致可能到來的湖效降雪也引發(fā)了廣泛關(guān)注……冬季里，這些常人看來較為稀罕的天氣現(xiàn)象，其成因和形成機理是怎樣的？寒冷冬天里還有哪些類似的獨特氣象景觀？本期策劃帶你看一看。

本版策劃：

劉蕊 苗艷麗

專家顧問：

山東省煙臺市氣象臺首席預報員 林曲鳳

吉林省吉林市氣象局業(yè)務處處長 龐培林

遼寧省大連市氣象臺高級工程師 劉曉初

水面與冷空氣的“互動之景”——起底冷流雪

一場冷流雪，雪窩若兩極。

我國黃海、渤海沿海地區(qū)，冬季經(jīng)常上演令人嘆為觀止的自然奇觀——冷流雪。這種獨特的降雪現(xiàn)象，不僅為冬日海濱增添了神秘與浪漫，也引起了公眾的好奇——冷流雪是什么？它又因何成為我國氣象科研工作者探究冬季致災暴雪成因的資源？對此，記者采訪了山東省煙臺市氣象臺首席預報員林曲鳳。

不一樣的冷流雪

冷流雪，又稱“冷平流降雪”“海效應降雪”“大湖效應”，是一種發(fā)生在沿海或沿湖地區(qū)的特殊降雪現(xiàn)象。當冷空氣南下，遇到水面上相對溫暖濕潤空氣時，便會形成冷流雪——水面上方的空氣因富含水汽且相對溫暖，冷空氣將其抬升到一定高度時，水汽便會凝結(jié)成雪花。

在山東半島的煙臺、威海等地，冷流雪占總降雪日數(shù)的比例高達80%以上，這些城市因此也被譽為“中國雪窩”，冷流雪更是被稱為“山東特產(chǎn)”。煙臺萊山機場氣象統(tǒng)計資料顯示：當?shù)乩淞餮┠昶骄諗?shù)在39天左右。

冷流雪具有對流性、局地性明顯的特點，并且常形成“列車效應”，即一連串的降雪過程如同列車般接連不斷，導致雪量迅速累積。

全球視角下的冷流雪

冷流雪并非我國獨有，全球范圍內(nèi)有不少地區(qū)受其影響。北美的五大湖區(qū)就是一個典型的例子。冬季，湖面溫度較高，水汽蒸發(fā)進入冷空氣中，增加了冷空氣中的水汽含量。當這些富含水汽的冷空氣到達湖泊對岸時，受到地形抬升或溫度較低的地面影響，便會產(chǎn)生大量降雪。2022年11月，美國東北部多地便因“大湖效應”而出現(xiàn)極端降雪，其中“水牛城”布法羅尼亞加拉國際機場站的積雪深度達55.8厘米，郊區(qū)附近最大積雪深度約196厘米，暴雪刷新多項紀錄。

此外，日本的日本海一側(cè)也常出現(xiàn)冷流雪之景。冬季，受亞洲高壓控制的冷空氣經(jīng)過廣闊的日本海海面后，濕度增加，當?shù)竭_本州島和北海道的西海岸時，受到地形抬升作用，同樣會產(chǎn)生大量降雪。這種“大湖效應”在冬季的日本海沿岸尤為顯著，給當?shù)鼐用竦纳詈徒煌◣砹瞬恍√魬?zhàn)。

與北美和日本的冷流雪相比，我國山東煙臺、威海的冷流雪具有獨特的地理特征。兩地均地處山東半島東端，三面環(huán)海，獨特的地理位置使得冷空氣與暖濕空氣在此交匯，產(chǎn)生對流運動，從而形成壯觀的冷流雪。

山東半島與美國五大湖的冷流雪所不同的是，一個產(chǎn)生于海面，一個產(chǎn)生于內(nèi)陸湖面，由于海面、湖面的水溫、附近地形等有差異，二者降雪強度有所不同，有的大湖效應降雪強度比山東半島降雪強度要大得多。

冷流雪的科學探索

冷流雪，這種具有觀賞價值的天氣現(xiàn)象，在氣象科研人員的眼中正成為一種探索防災減災的寶貴資源。

為了深入探究冷流雪的成因及影響，我國氣象學家開展了一系列科學研究。中國東部冷流雪觀測試驗便是其中之一，該試驗聚焦冷流雪的形成機理及影響，利用大氣物理和大氣化學綜合觀測手段，開展致災冷流暴雪多尺度作用機理研究。

中國東部冷流雪觀測試驗現(xiàn)場 圖/余昊翔

試驗中，科研人員利用先進的云降水探測儀器，如C/Ka/W三波段超高分辨率廓線探測雷達、Ka/W連續(xù)波雙偏振雷達等，實現(xiàn)從冷流雪風暴到單個雪晶的精細化觀測。同時，通過測量氣溶膠粒子的物理化學特性以及大氣冰核濃度，進一步揭示冷流雪的成因及演變過程。

中國東部冷流雪觀測試驗工作人員在維護設(shè)備 圖/鄭鶴鵬

這些科學研究不僅能夠提高對冷流雪的認識水平，也為提高冬季降水的業(yè)務預報能力提供了有力支撐。如今，隨著觀測技術(shù)的不斷進步和科研人員的持續(xù)努力，冷流雪的神秘面紗正被逐漸揭開。（劉蕊）

風霜繪奇景 松花江畔見“凇”華

冬日里，發(fā)源于長白山的松花江在吉林省吉林市段奔流不息、穿城而過，在清晨的陽光下，江畔樹枝上晶瑩的冰花迎風搖曳，如夢如幻，吸引無數(shù)游人流連駐足。被稱為“中國四大氣象奇觀”之一的吉林霧凇，正以其獨特風姿點綴吉林冬日畫卷。

霧凇的形成，仿佛一場天公的精準演算。吉林市氣象局業(yè)務處處長龐培林說：“霧凇需要風向、氣溫、氣壓的‘全力配合’，也需要濕度和風力的‘助攻’，在復雜條件的綜合作用下，產(chǎn)生奇妙物理變化。”

冬季寒冷漫長、水汽充足、天晴少云、風速很小，是形成霧凇的苛刻條件。吉林市得天獨厚的自然環(huán)境，造就了“一江寒水清，兩岸瓊花凝”的霧凇奇觀。

冬季，吉林市氣溫常常達到零下二十多攝氏度，卻因為上游豐滿水電站的運行，水庫流出的江水溫度升高，松花江吉林市段得以常年不凍，廣闊的水面為霧凇的生成提供了豐沛的水汽條件。同時，吉林的冬季夜間溫度低于零下6℃的天數(shù)約占90.9%，為霧凇的形成提供了低溫條件。僅有低溫和水汽還不夠，吉林市四面環(huán)山，盆地效應使得近地面風速較小，利于低空逆溫層的形成，大氣層結(jié)穩(wěn)定，空氣中的水汽易凝結(jié)凝華。雪后，在晴朗的天氣下，晝夜溫差拉大，白天地表可以接收太陽輻射，氣溫升高，而夜晚天空少云，地表輻射降溫作用明顯，加快水汽凝華，觸發(fā)霧凇形成。

吉林省吉林市阿什小霧凇島的霧凇 圖/松濤

“忽如一夜春風來，千樹萬樹梨花開”，當晨曦微露，江邊的樹木凝霜掛雪，銀絲閃爍，晶瑩剔透的“樹掛”倒映在水中，天光云影，交相輝映，游人仿若置身仙境。

然而，霧凇雖美，卻可遇不可求。如何才能增加游客和霧凇的邂逅概率？吉林市氣象局對此開展了多年研究，在氣象行業(yè)對霧凇的預測模板基礎(chǔ)上，進一步研究霧凇的形成，不斷提高預報準確度。

近年來，市氣象局成立霧凇實驗室，開展吉林霧凇的宏微觀形成機理研究和江邊小氣候觀測；建立霧凇實況個例數(shù)據(jù)庫，并應用數(shù)值預報產(chǎn)品中水汽條件、溫度條件、風速條件、垂直方向溫度差等條件對霧凇出現(xiàn)的不同概率進行統(tǒng)計分析，建立數(shù)值預報產(chǎn)品與霧凇實況的統(tǒng)計預報方程……氣象部門用科技的探針揭開霧凇的神秘面紗，為游客創(chuàng)造更多“霧凇奇緣”。

霧凇實驗室 圖/張欣彤

2024年，在吉林北山四季越野滑雪場內(nèi)，中國首個室內(nèi)霧凇實驗室建成。通過模擬冬季室外的溫度、氣壓、濕度、風等條件，科研人員在室內(nèi)環(huán)境中成功讓霧凇四季可見，游客獲得全新觀賞體驗。截至目前，該霧凇實驗室累計參觀人數(shù)5千余人，帶動雪場增加效益近30萬元。

冰雪為媒，霧凇鋪路。今年冬天，北方冰雪文旅持續(xù)火熱，依托天賜冷資源，吉林“白金經(jīng)濟”成為新亮點。松花江沿江200余公里分布的幾個村莊，都成了遠近聞名的“霧凇村”，吸引不少年輕人回鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)。

吉林市文化廣播電視和旅游局局長曹晶瑩介紹，吉林市打造了“霧凇天下秀”品牌集群，推出江、船、島、室內(nèi)、雪場等“賞凇五大場景”，由氣象奇觀解鎖“流量密碼”，讓吉林霧凇冰雪節(jié)成為中國東北冰雪旅游季的“重頭戲”。

這場吉林霧凇書寫的自然奇觀和人文交響曲，正展現(xiàn)出冰雪文旅的獨特魅力。（閆辰宇 張欣彤 劉凱健 王晶晶）

河湖海里的冬日奇觀

湖水下面為什么會有氣泡？大海也會“開了鍋”？河水在零下二三十攝氏度也沒被凍住……每到冬季，除了皚皚白雪，各式各樣奇特的河湖海景觀，總能引發(fā)公眾好奇。

不凍河——冰天雪地里流淌的河

哈拉哈河，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟阿爾山市，全長399公里。冬季的阿拉山，零下二三十攝氏度是常事，但流經(jīng)此處將近20公里長的河段，卻常年不凍，人稱“不凍河”。研究發(fā)現(xiàn)，不凍河流經(jīng)區(qū)域，地下存在豐富的地熱資源，熱量不斷地散發(fā)后被河水吸收，使得河水溫度偏高，因此在低溫下仍不結(jié)冰。不凍河附近有一處火山，火山噴發(fā)出的巖漿在地表冷卻后凝固而成的玄武巖，堵塞了一部分哈拉哈河，導致附近擁有地熱資源，同時，地下巖石間的縫隙，不僅可作為補給地下水的通道，還能讓被加熱的地下水穿越隔水層直達地表，讓這一河段河水冰雪消融。

冰泡、冰馕——湖面上的多彩世界

冬季的新疆賽里木湖，湖水結(jié)冰猶如“藍色水晶”，豐富的冰雪資源和自然美景吸引眾多游客。

賽里木湖冰馕 圖/夏特克·海拉提

冰泡，是賽里木湖最為人熟知的自然美景。通常，湖底的有機物在被微生物分解的過程中會產(chǎn)生甲烷氣體，甲烷不溶于水，形成氣泡向上飄浮，但冬季湖面冰封，甲烷氣體就被凍在了湖面之下，這些氣泡在冰層下不斷堆積，形成一串串奇特的“冰凍氣泡”?？梢姡菪纬尚枰獫M足兩個條件：一是豐富的“氣源”；二是足以瞬間冰封氣泡的低溫，這樣氣泡才能被“鎖”在冰層之中。

冰馕，即湖面上冰體不斷增加、漂浮聚集，形成類似“馕”漂浮在湖面的景象，其成因通常伴隨氣溫驟降和大風，湖面首先形成零散冰塊，在湖水波浪的作用下，冰塊漂浮、旋轉(zhuǎn)，體積逐漸增加，形成一個中間薄、周邊厚的馕狀冰體。

“海浩”——“海上仙境”緣何而起

在北方海濱城市，如大連、青島等，都曾出現(xiàn)過海上“熱氣騰騰”的景象，民間常用“海浩”來形容。“當干冷空氣流過相對溫暖的水面時，水汽急劇蒸發(fā)，并在寒冷空氣中凝結(jié)為霧。這樣的現(xiàn)象，在寒冷北方(尤其是初冬季節(jié)，急劇降溫時)的水面上常見。”大連市氣象臺高級工程師劉曉初介紹，從形成機理看，“海浩”其實是霧的一種，即“蒸發(fā)霧”，其產(chǎn)生需滿足三個條件：一是空氣溫度較低；二是水面溫度高于空氣溫度；三是水汽蒸發(fā)遇冷空氣凝結(jié)。

以大連為例，目前，大連近海海水表層溫度在10℃左右，清晨南部沿岸最低氣溫在0℃左右；北部沿岸最低氣溫在-4℃左右，海陸溫差達到10℃至14℃，海水相對陸地溫暖，海面水汽上升遇到相對較冷空氣急劇蒸發(fā)，便可凝結(jié)成為霧。而當太陽升起，短波輻射加熱地表，午后陸地最高氣溫可達到3℃至5℃，與海水表層溫差減小，蒸發(fā)霧現(xiàn)象則會逐漸減弱。（劉丹 李志宏 玉素甫·吐爾公 李倩 王啟昭 李艷琴）

奇景一覽

“海滋”：海滋是一種大氣光學現(xiàn)象，當海水溫度與氣溫存在較大差異且海面上空氣層產(chǎn)生強逆溫時，低空海面生成密度較大的“水晶體空氣層”，光線透過水汽時發(fā)生折射或全反射，導致海上島嶼、船只等景物產(chǎn)生變形并脫離海面，就形成了自然景觀“海滋”。

“寒夜燈柱”：寒夜燈柱多發(fā)生在寒冷地區(qū)冬夜，由于高空中的冰晶含量足夠多，反射地面各類燈光，形成一道道光柱。

“幻日”：幻日是大氣的一種光學現(xiàn)象，是太陽光經(jīng)由高空薄云中的六角形柱狀冰晶體折射而成的。我國內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市處于高緯度地區(qū)，冬季寒冷漫長，易出現(xiàn)“幻日”景觀。

“鉆石塵”：近日，四川巴朗山“鉆石塵”美景被拍到。這種現(xiàn)象是降水形式的一種，在冬季空氣溫度低、早晚溫差較大的時候，空氣中水汽凝結(jié)成冰晶，在陽光照射下，好像碎鉆撒在空中。（劉蕊）

（責任編輯：曹銳怡）