气象课堂：雷雨与雷暴雪

      在这篇文章中，我们将讨论雷暴雪，这是一种不寻常的天气现象，当雷雨形成于冬季条件下，温度低于零度。这种雷雨产生的不是通常的阵雨和冰雹，而是形成雪。

      雷雨是由什么引起的？

      在谈论雷暴雪之前，我们先来看看典型的夏季雷雨是如何形成的。雷雨是最迷人的大气现象之一，但科学家们仍不完全阐述其发生的原因。主流理论关注积雨云中电荷的分离。

      雷雨的环境非常动荡。通过云中的对流过程，大量的空气、水滴和冰晶高速移动。这些粒子不断地相互碰撞和摩擦，导致带电：想想我们在梳理干头发或脱掉纤维毛衣时都会产生火花。这些火花只是一点点闪电。

      每个云包含不同大小的粒子。最小的肉眼看不见，最大的直径可达几厘米。当它们相互碰撞时，小粒子会带正电荷，而更大、密度更大的粒子会带负电荷。

      小颗粒比大颗粒轻，因此它们更容易被对流吸收，最终在云中的位置比大颗粒高。结果是雷暴云的上部带正电荷，而中部带负电荷。出于某种原因，云底也带正电荷。可能是下雨造成的。

      降水形成于云的上部带正电荷的部分，但在雷暴云底部附近达到最大强度，同时保持其电荷。正常情况下，地面有轻微的负电荷。

      在雷暴云中，正电荷和负电荷分离成两个池，应该会产生电。然而，大气是一种很好的绝缘体，它会抑制电流，因此大量电荷开始积聚，产生的电压比家用电源插座高出500万倍！

      当达到这个电荷阈值，或者不同电荷的区域发生碰撞时，就会发生闪电。电荷几乎会立即从正值区域移动到负值区域，反之亦然。伴随着明亮的可见光（由于闪电周围空气的加热）和雷声（由于空气加热时迅速膨胀）。

      雷雨和雷暴雪有什么区别？

      坦率地说，它们非常相似。夏天的云是由冰晶和水滴组成的，而冬天的云只是由冰晶组成的。然而，雷雨的形成需要不同大小的粒子。但是，虽然大小很重要，但云的组成并不重要。同样地，不管是下雨还是下雪。

      为什么雷暴雪如此罕见？

      它们非常罕见，因为冬季的大气活动明显弱于夏季。地面很冷，很少被太阳加热。在这些条件下，向上流动的空气通常太弱，无法分离电荷。另一个原因是冷空气的密度无法容纳形成云粒子所需的水蒸气。更少的云粒子产生更少的摩擦，因此，雷暴雪的几率非常低。

      有时，在冬天的适当时候，需要几种成分结合在一起，才能产生雷暴雪：雷暴雪现在发生在一个非常活跃的大气锋上，那里的空气上升速度足够快，使粒子相互碰撞并按大小分开。空气温度不应太低，以便有足够的云颗粒。

      现在，所谓的湖泊效应发生在冷空气锋经过相对温暖的水域之后。水上的空气被水蒸气充分饱和，对冬天来说太热了。当冬季冷空气经过水面时，活跃的对流有助于积雨云的形成。然后，云层撞上一片寒冷的地面，开始下雪，在云层中可以看到雷电的景象。

      在哪里能看到雷暴雪？

      现在，活跃的大气锋上的雷暴随处可见，但冬季活跃的锋异常罕见。许多生活在冬天下雪的寒冷国家的人现在可能再也听不到雷声了。巴西南部地区曾多次发生雷暴雪事件，2021年初在欧洲记录。在山区看到它们的概率比在平原上略高。

      湖泊效应现在通常发生在大型湖泊附近和沿海地区。考虑到温水水库应该靠近寒冷的土地，没有太多合适的地方。通常，在冬天，海岸要么相当温暖，要么海水冷却并被冰覆盖。在美国的大湖区和日本，带湖泊效应的雷暴雪更为常见，在那里，每逢冬季有时会出现几次。