你了解冰針嗎？這些微小的冰晶在大氣中扮演著不一般的角色

是的，我非常了解冰針！它們確實(shí)是大氣中一種非常獨(dú)特且迷人的冰晶形式，在特定的氣象條件下形成，并在大氣光學(xué)、輻射平衡甚至氣候中扮演著不尋常的重要角色。

以下是關(guān)于冰針的關(guān)鍵信息：

什么是冰針？

• 冰針是一種微小的、近乎完美的柱狀或針狀冰晶。
• 它們非常纖細(xì)，直徑通常只有幾微米到幾十微米，長(zhǎng)度可以達(dá)到幾百微米甚至幾毫米。
• 它們是在特定的大氣條件下，水蒸氣直接凝華（從氣態(tài)直接變成固態(tài)）在凝華核上形成的。

形成條件：極其苛刻的低溫

• 冰針的形成需要非常低的溫度，通常在-35°C 到 -45°C 甚至更低的范圍內(nèi)。這是它們最顯著的特征之一。
• 它們主要形成于高緯度或高海拔地區(qū)的寒冷、晴朗、穩(wěn)定的空氣中，尤其是在冬季的極地或高山地區(qū)。有時(shí)在強(qiáng)寒潮期間的中緯度地區(qū)也能觀測(cè)到。
• 需要空氣中存在適當(dāng)?shù)?strong>凝華核（如塵埃、氣溶膠粒子）和過飽和的水蒸氣（相對(duì)于冰面飽和）。

在大氣中扮演的“不一般”角色：

• 制造壯麗的光學(xué)現(xiàn)象： 這是冰針最廣為人知的作用。當(dāng)大量的冰針懸浮在低空（有時(shí)被稱為“鉆石塵”）或高空（卷云中）時(shí)，它們能產(chǎn)生一系列令人驚嘆的光學(xué)現(xiàn)象：
  • 日柱/光柱： 陽(yáng)光（或月光、燈光）被水平取向的冰針反射，形成垂直延伸的光柱，出現(xiàn)在光源的上方或下方。
  • 幻日環(huán)/22°暈： 陽(yáng)光被隨機(jī)取向的六角柱狀冰針折射形成的光環(huán)。
  • 下日/上日： 出現(xiàn)在幻日環(huán)上與太陽(yáng)同一高度、左右兩側(cè)的亮斑。
  • 近幻日： 出現(xiàn)在太陽(yáng)非常近處的光斑。
  • 環(huán)天頂弧/環(huán)地平?。?/strong> 陽(yáng)光穿過水平懸浮的平板狀冰晶（有時(shí)與冰針形成條件相關(guān)）折射形成的火彩虹般的彩色光弧。
• 影響地球的輻射平衡（氣候效應(yīng)）：
  • 反射太陽(yáng)輻射： 冰針組成的云（如卷云）或近地層的冰霧/鉆石塵，可以有效地反射部分入射的太陽(yáng)光，對(duì)地表有冷卻效應(yīng)。
  • 吸收和再輻射紅外輻射： 冰晶（包括冰針）也能吸收地表向外輻射的紅外線（熱量），并將其一部分再輻射回地表，產(chǎn)生溫室效應(yīng)（增暖效應(yīng)）。
  • 凈效應(yīng)復(fù)雜： 冰針云對(duì)氣候的凈輻射強(qiáng)迫（是冷卻還是增暖）取決于云的高度、厚度、冰晶的密度和形狀、以及地表和背景大氣的特性。一般來說，薄的高云（常含冰針）的增暖效應(yīng)可能略占優(yōu)勢(shì)，但精確量化是一個(gè)復(fù)雜的研究課題。
• 作為冰核和凝結(jié)核： 冰針本身可以作為凝華核或凝結(jié)核，促進(jìn)其他冰晶或水滴的形成，影響云的發(fā)展和降水過程（雖然冰針本身通常不會(huì)直接形成降水，因?yàn)樗鼈兲。?/li>
• 近地層“鉆石塵”現(xiàn)象： 當(dāng)冰針在晴朗、極寒的夜晚在近地面大量形成并緩慢飄落時(shí)，就形成了“鉆石塵”。在陽(yáng)光或燈光下，它們像無數(shù)微小的鉆石一樣閃閃發(fā)光，是極地和高山地區(qū)冬季特有的美景。它們的存在也表明近地層達(dá)到了極低的溫度。

與普通雪花的區(qū)別：