付群華

我們都知道，雨雪的形成是一種自然現(xiàn)象。如果低空溫度高于0℃，空氣中的水蒸氣在高空受冷凝結(jié)成小水點或小冰晶，它們相互碰撞、并合，變得越來越大，大到空氣托不住的時候便會降落下來，這便是雨。而雪的前身是云，云是由很多小冰晶（固態(tài)水）組成，這些小冰晶在接觸和碰撞的過程中越來越重，變成了較大的冰晶。當冰晶的重量達到一定程度時，在適合的條件下，就會從天上落下來，如果在下降的過程中，遇到的熱量不足以使小冰晶變成小水滴，就會形成雪了。

如此說來，雨雪的形成并非是人為所能控制，而這些又和我們乘坐的飛機有什么關(guān)系呢？赫爾辛基大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，天氣雷達數(shù)據(jù)中有一個奇怪的現(xiàn)象。雷達氣象組負責人迪米特里·莫伊斯耶夫說：“我們在雷達觀測中觀察到了不自然的特征，這些特征看起來象是在赫爾辛基-萬塔機場接近或離開的飛機軌道區(qū)域?！崩走_數(shù)據(jù)上顯示為強烈降水的直線片，比背景為雨或雪強10倍。從2008年一直到2018年期間，發(fā)生的此類事件共有17天。研究人員利用航線路徑數(shù)據(jù)，能夠?qū)⒋蟛糠掷走_信息與到達或離開赫爾辛基-萬塔機場的特定飛機聯(lián)系起來。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，飛過云層的飛機可能會使降雨量或降雪量增加10倍，這種強化降水是由于飛機的機翼穿過活躍的雨或雪上方的云層而產(chǎn)生冰晶造成的，與飛機排放無關(guān)。那么，當飛機穿過冷液云時，是否會形成物理學上類似的“打孔云”呢？研究人員通過觀察發(fā)現(xiàn)，打孔云層內(nèi)的溫度低于0℃又不夠冷時，無法觸發(fā)均勻冷凍，但是穿過云層的飛機會因此水滴凍結(jié)。所以當飛機機翼的尖端穿過云層時，會導致后面的空氣膨脹，局部壓力下降，并且溫度下降大約20℃。如果打孔云層內(nèi)的溫度低于-40℃，則水滴會通過均勻冷凍形成冰晶，導致進一步冷卻和額外冷凍。沉重的冰晶從云層中落下時，它們通常會留下一片清晰的天空，形成“打孔”，冰晶也會在撞到地面之前蒸發(fā)掉。

有科學家表示，噴氣式飛機的起飛和降落能提高降雨和降雪的概率。因為飛機在刺破云層時產(chǎn)生的影響與云催化作業(yè)類似，于是導致大氣中形成冰晶，進而形成降水。而且飛機飛行產(chǎn)生的副作用在繁忙的機場周圍效果尤為明顯，在每天飛機起飛和降落超過1200架次的倫敦希思羅機場，這種現(xiàn)象相對明顯。當飛機穿過含有過冷水滴的云層時，水滴溫度也會隨之降低。當飛機加快速度穿過云層時，機翼下方和推進器下方的空氣由于膨脹和冷卻速度加快，足以讓過冷水滴凍結(jié)，因而形成冰晶。很快，冰晶逐漸和周圍的冰晶并合，形成較大的冰晶，影響附近的水滴，并在云層中形成了洞。這個洞在不斷擴張，于是就提高了當?shù)亟笛┗蚪涤甑母怕省?/p>

但莫伊斯耶夫和同事利用激光雷達等技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)，這些飛機在通過它們上面的過冷云層飛行時，實際上并沒有飛過沉淀的云層。運用技術(shù)手段得到的數(shù)據(jù)顯示，飛機機翼產(chǎn)生絕熱冷，卻導致均勻冷凍，由此產(chǎn)生的冰晶下降，雨雪便從云層中落下。莫伊斯耶夫表示，這項研究將有助于推進了解冰層、混合相云及云層中的降水形成、降水在混合相云中的作用，以及導致雨水強度增加的過程，而且這種現(xiàn)象不可能對天氣產(chǎn)生太大影響。

（本文選自：知識窗 2019年12期）