大雪|为什么下雪不冷化雪冷?从前的认知可能并不准确-新华网
新华网 > > 正文
2024 12/06 17:09:15
来源:科普中国

大雪|为什么下雪不冷化雪冷?从前的认知可能并不准确

字体:

大雪节气是农历二十四节气中的第21个节气,也是冬季第三个节气,标志着仲冬时节正式开始,我国大部分地区的气温都会显著下降,北方一些地区的最低温度甚至会降到0℃以下。在强冷空气前沿冷暖空气交锋的地区,会降大雪,甚至暴雪。大雪节气就成了重要的气候转折点,标志着气温显著下降和降水量增多,反映了降雪量程度的增强。

在这个节气到来之际,我们聊一个大家似乎都知道“正确答案”的问题:为什么下雪不冷化雪冷?真是这样吗?

01成雪放热

当水蒸气在空气中冷却并凝结成雪花时,这个过程需要释放热量,称为凝华热。这些释放的热量会在雪花周围形成一层微小的暖层,尽管这种温暖效应相对较弱,但它在一定程度上减缓了雪花落地后周围环境的冷却速度。另外,下雪通常伴随着云层覆盖,云层像一层毯子一样减少了散失到大气中的地面热量。

这是“下雪不冷”通常的解释。

北京南海子公园的雪景(图片来源:新华社)

02化雪吸热

当雪从固态变为液态时,需要吸收热量,这个过程称为熔化热。这意味着周围环境中的热量被雪吸收,以完成其相变,从而导致环境温度下降。降雪结束,天空中少云或无云,在没有云层覆盖的情况下,化雪时地面能够更有效地将热量辐射到大气中,进一步加剧了冷却效果。

这是“化雪冷”通常的解释。

03因果关系

把“下雪不冷化雪冷”的原因解释为“成雪放热,化雪吸热”,这种说法对吗?

不对!我们从逻辑上来推导这个说法。

即便是下雪时释放潜热,或者云层遮盖导致了保暖效果,但成雪时,气温必须在0℃以下,如果到不了0℃以下,就不可能成雪。

即便是化雪时吸收热量,或者无云层覆盖散热增强,但化雪时,气温必须在0℃以上,如果到不了0℃以上,就不可能化雪。

由此可以推断,下雪时的气温低于0℃,化雪时气温高于0℃,那么,成雪时的温度低于化雪时,那就成了“化雪不冷下雪冷”。因此,用“成雪放热,化雪吸热”来解释“化雪不冷下雪冷”就有问题。

“成雪放热,化雪吸热”没有错,“下雪不冷化雪冷”也没有错,问题出在哪里呢? “成雪放热,化雪吸热”不是“下雪不冷化雪冷”的原因,两者不构成因果关系。

首钢园的雪景(图片来源:新华社)

04根本原因

既然我们通常认为的“成雪放热,化雪吸热”不是“下雪不冷化雪冷”的根本原因,那么,到底是什么让我们感到了“下雪不冷化雪冷”呢?追根究底,“下雪不冷化雪冷”的根本原因来自湿度。

在日常生活中我们更关注气温这个气象要素,对湿度并不重视。所谓湿度通常指空气中水蒸气的含量。湿度和人体温度之间有着很大的关系:当环境湿度较高时,空气中的水分含量增加,会阻碍皮肤蒸发的速度,汗液蒸发变慢,导致人体散热困难,蒸发冷却的有效性受到抑制,因为空气中的水蒸气已经接近饱和状态,汗水难以蒸发,导致身体感觉闷热,进而觉得环境温度较高。相反,当环境湿度较低时,汗液容易蒸发,可以有效带走皮肤的热量,使人觉得环境温度较低,有助于身体降温,感觉更加凉爽。

我们知道在高湿高热的环境中,人会感到闷热,就是俗称的“桑拿天”,但寒冷和湿度之间有什么关系呢?在高湿度的寒冷环境中,由于空气中水蒸气含量较高,人体散热受到阻碍,汗液蒸发变慢,导致体感温度更低,从而加剧了寒冷感。此外,高湿度还可能导致衣物和皮肤之间的水分凝结,进一步降低保暖效果。

在下雪时,空气中大量的水分子成为固态的雪或冰粒,空气的湿度下降。而在化雪时,雪水大量蒸发逸散到空气中,空气湿度上升。虽然化雪时气温略高于0℃,但因为湿度大,会让人感到更冷。在下雪时气温略低于0℃,由于大气中的水汽被雪花带走,相对干燥的空气会让人感到没有那么冷。

虽然化雪比降雪的大气温度高,但在人体感受上,由于湿度的原因,化雪比降雪感觉更冷一些。

天津市水上公园,一名儿童在雪地上玩耍(图片来源:新华社)

05有条件的冷

凡事没有绝对,还要看时节、看地域,并不是所有时候所有地域都适用“下雪不冷化雪冷”。我们所做的比较,是在化雪和降雪时气温在0℃附近进行的比较,并不是所有的情况。

初冬时节,特别是首场降雪到来时,气温只稍低于冰点,下雪才会感觉没有多冷,而化雪时反而更冷一些,但如果到了隆冬的北方地区,气温远低于0℃,甚至达到了零下20℃以下,只要下雪,就会很冷。

春天即将到来时,气温稍微高于0℃,化雪时会感觉到有些冷,但如果气温远高于0℃,春的气息扑面而来,融化的只是冬日里遗留下来的残雪,我们也并不会感到冷。

作者:王元红 天气气候高级工程师

【纠错】 【责任编辑:孙晓倩】