雪花能有多大？
典型尺寸： 絕大多數雪花的直徑在
0.5毫米到5毫米 之間。我們肉眼看到的“鵝毛大雪”通常是由多個雪花粘連在一起形成的雪團或雪簇。
巨型雪花： 歷史上記錄到的真正意義上的巨型
單朵雪花（更準確地說是
雪花聚合體）尺寸非常驚人：
- 最著名的記錄： 1887年1月28日，在美國蒙大拿州基奧堡的一次暴風雪中，據記載觀測到了直徑達 15英寸（約38厘米） 的巨型雪花聚合體。這是最常被引用的記錄，但需要指出，當時的測量方法（如目測、用尺子量落在深色表面的樣本）可能不夠嚴謹，其確切尺寸存在爭議。
- 其他可靠記錄： 現代更嚴謹的觀測記錄到的巨型雪花聚合體通常在 10厘米到20厘米（4英寸到8英寸） 之間。例如：
- 20世紀90年代，科學家在美國科羅拉多州博爾德附近測量到直徑約12.7厘米（5英寸）的雪花聚合體。
- 日本科學家在實驗室環境和野外觀測中也記錄到過直徑超過10厘米的雪花聚合體。
物理極限： 理論上，雪花聚合體的大小受限于其結構強度。雪花本身非常脆弱，當聚合體變得太大太重時，在下落過程中遇到氣流擾動就很容易破碎。因此，直徑超過20厘米的雪花聚合體極其罕見，接近物理極限。
巨型雪花（雪花聚合體）形成的氣象條件分析
巨型雪花并非一個巨大的單晶冰晶，而是由大量較小、結構松散的冰晶（通常是樹枝狀星形冰晶）在下降過程中相互碰撞粘連形成的聚合體。其形成需要極其特殊且短暫維持的氣象條件組合：
接近0°C的溫度：
- 關鍵層溫度： 在雪花形成并下降的云層下方，需要有一個相對較厚（幾百米到上千米）的氣層，其溫度非常接近0°C（通常在-1°C到+1°C之間）。
- 作用： 在這個溫度范圍內，冰晶表面會形成一層極薄的、幾乎難以察覺的液態水膜（過冷水）。當冰晶相互碰撞時，這層水膜起到了“膠水”的作用，使它們能夠牢固地粘連在一起，而不是彈開或破碎。溫度過高（>1°C）雪花會融化；溫度過低（<-5°C）冰晶表面過于干燥，粘連效率大大降低。
極高的相對濕度（接近飽和）：
- 云內和關鍵層： 云層內部以及下方接近0°C的關鍵氣層都需要接近100%的相對濕度。
- 作用：
- 保證冰晶在生長和下降過程中不會因升華（冰直接變成水汽）而顯著縮小或失去精細結構。
- 維持冰晶表面的那層薄水膜，促進粘連。干燥的空氣會使水膜蒸發，失去粘性。
穩定、平靜的大氣層結：
- 微弱的垂直風切變： 垂直方向上風速和風向的變化要非常小。
- 作用： 強烈的風切變會撕裂正在形成的脆弱聚合體，或者使不同大小、速度的雪花分離，減少碰撞粘連的機會。平靜的環境允許雪花以相似的速度緩慢下降，增加碰撞和粘連的時間窗口。
微弱的上升氣流：
- 適度的抬升： 需要存在非常微弱的上升氣流。
- 作用：
- 輕微減緩雪花的下落速度，延長它們在接近0°C、高濕的關鍵層中停留的時間，從而有更多機會相互碰撞粘連。
- 幫助支撐正在增大的聚合體的重量，防止其過早加速下落。但上升氣流不能太強，否則會把雪花吹散或帶回到更冷的云層中凍結得更硬，降低粘連性。
合適的冰晶類型：
- 樹枝狀星形冰晶： 形成巨型聚合體的最佳“原材料”是具有復雜分枝結構的大尺寸樹枝狀星形冰晶。
- 作用： 這種冰晶結構松散、密度低、表面積大、分枝多。它們在下落過程中容易相互交錯、勾連，為碰撞粘連提供了巨大的接觸面積和物理“抓手”，更容易形成大型的、蓬松的聚合體。針狀、柱狀或板狀冰晶粘連形成大聚合體的效率較低。
云底高度適中：
- 云底不能太高，否則雪花在下落穿過較長的低于0°C的干燥氣層時會因升華而縮小。云底也不能太低（接近地面），否則留給雪花在關鍵粘連層中增長的時間太短。
總結：巨型雪花形成的“完美風暴”
巨型雪花聚合體是多種苛刻氣象條件在特定時間和空間上完美配合的產物：
云中產生大量優質“原料”： 云層中產生豐富的大尺寸樹枝狀星形冰晶。
關鍵粘連層： 云層下方存在一個深厚、溫度非常接近0°C（-1°C至+1°C）、濕度接近飽和、大氣穩定、垂直風切變極小、有微弱上升氣流的“黃金粘連層”。
緩慢下降與粘連： 雪花在這個粘連層中緩慢下降，頻繁碰撞，并依靠表面的薄水膜牢固粘連，像滾雪球一樣越聚越大。
安全著陸（或觀測）： 這個聚合體在形成后能相對完整地落到地面被觀測到（落地時撞擊也可能導致破碎）。
正因為這些條件同時滿足非常困難且短暫，所以巨型雪花極其罕見。它們通常出現在溫和的冬季風暴后期，當較冷的空氣逐漸被較暖濕的空氣取代，形成穩定的、接近融點的近地面層時。歷史上那些超大尺寸的記錄（如38厘米）雖然存在，但受限于當時的觀測條件，其精確性和普遍性需要謹慎看待。現代觀測證實，直徑10-20厘米的雪花聚合體在特定條件下確實可以形成，已是自然界中雪花尺寸的極限。
