科普看台丨冰凝雪缀千重意——解开雾凇的神秘面纱
来源: 中国气象报社 时间: 2025-12-10 10:47
编者按:冰晶缀枝,玉树琼花。雾凇这一抹冬日奇景,既藏着气象机理的精密玄机,也凝结着千年文脉的深厚底蕴。我们从多维视角解读它的丰富意涵:从自然形成的规律与地理分布,到实验室以科技突破季节限制、探索“再造可能”;再回溯它如何从先秦的时令记载,逐步演变为浸润诗意与审美的文化符号。本期科普看台,邀请您一同开启这场贯穿自然、科技与人文的“冰雪对话”。
专家顾问 :
中国气象局气象宣传与科普中心特聘专家 朱定真
吉林市气象局工程师 、雾凇实验室团队成员 刘凯健
吉林市气象局工程师 、雾凇实验室团队成员 骆鹏
从“季节限定”到“四季常存”——雾凇实验室的人工造凇之路
吉林雾凇被誉为“冬季的白色奇迹”,晶莹剔透的冰晶包裹枝头,形成如梦如幻的冰雪世界。你知道吗?在吉林北山四季越野滑雪场,有一个专用科技解锁雾凇生成密码的雾凇实验室,那里的科研人员能让“雾凇之美”从自然馈赠变为可控艺术,使得气象科技在助力发展冰雪旅游、推动区域文旅高质量发展中彰显出独特价值。

吉林雾凇景观 图/李颖姣
从观测到预报的跨越
自20世纪70年代起,吉林省吉林市气象局便开始对雾凇进行系统性观测。此后数十年间,科研团队通过建立预报方程、出版《中国吉林雾凇》专著,为雾凇预报奠定理论基础。进入21世纪,随着数值预报技术的突破,2008年团队通过分析气象要素相关性,将雾凇预报的准确率提升至新高度。2015年构建的实况数据库与预测模型,使雾凇概率预报成为可能。而2021年立项的专项研究更具创新意义,首次将雾凇形成机理与旅游开发需求结合,为“雾凇经济”提供科学支撑。
精准复刻自然奇迹
雾凇是过冷水雾在低温物体表面直接凝华形成的冰晶,自然形成需满足极低温度、高湿、微风、稳定水汽等环境条件。得益于独特的地理位置与气候条件,吉林成为我国著名的“雾凇之都”,然而天然雾凇每年仅出现约50天,且形态脆弱、易于消散。为突破季节观赏限制,吉林雾凇实验室自2022年成立以来,依托团队十余年的数据积累和实验基础,模拟自然环境中的温度、湿度、风速与雾滴粒径等关键参数展开研究。最终,团队在恒温-6℃的室内环境中,实验室通过精确控制湿度、雾滴粒径和稳定气流,成功模拟并再现了自然雾凇在蓬松度、外观形态与质感上的特征。

雾凇实验室团队以六要素观测站为基础,配合多种传感器技术对雾凇进行观测。图/金赫
“自然雾凇依赖特定天气条件,而实验室通过精准控制各类气象要素,可稳定生成高品质雾凇。”实验室负责人介绍,这种人工干预不仅突破了自然条件的限制,更实现了雾凇观赏的“全年无休”。
目前,实验室已成功培育出垂柳、松柏等十余种植物上的雾凇形态,有力推动文旅创新,并为冰雪旅游开发提供新路径,显著拉动区域旅游经济。
探索人工干预的边界
尽管雾凇实验室的研究已取得突破性进展,但大范围野外雾凇人工干预仍面临诸多挑战。大气环境的复杂性、干预手段的局限性及理论机理的待解难题,成为团队攻关的重点。下一步,雾凇实验室仍需攻克维持低温的高能耗、扩大生成规模等关键难题,并探索在气候变化背景下平衡人工干预与生态保护的关系,在科学利用气候资源的同时守护自然之美。实验室计划通过“观测—实验—应用”的闭环研究,进一步深化雾凇形成的机理研究,探索更高效的人工干预技术。
未来,雾凇实验室将持续为吉林市打造“世界级冰雪旅游目的地”提供支撑,让“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”的盛景,从自然奇观变为可触摸的科学奇迹,为雾凇景观保护、生态旅游发展提供科学依据和技术支撑。(金赫)
凝华与冻结的自然魔法——雾凇形成机理揭秘
什么是雾凇呢?它是一种白色松脆的凝附物,由冰粒或冰晶组成,最偏爱附着在树枝、电线这些细长的物体上,将其装点得银装素裹。
雾凇形成条件十分苛刻,必须同时满足气温低和空气湿度大这两个关键条件。人们可能会疑惑,为何冬季气温已低于0℃,雾滴却未必立即结冰?实际上,悬浮在大气中的雾滴,并非一到0℃以下就立刻冻结。它们需要遇到能促使水滴冰冻的微小粒子,才会开始冻结;若这类粒子数量过少,雾滴甚至能在-40℃的极寒环境下仍保持液态,这便是过冷却雾。而这些看似“倔强”的过冷却雾滴,一旦接触到温度低于0℃的物体,便会立刻在其表面冻结,形成千姿百态的雾凇。

安徽黄山雾凇景观 图/余辉华
根据形成条件和结构,雾凇分为晶状雾凇和粒状雾凇。
晶状雾凇多出现于寒冬时节,由水汽凝华直接形成。需满足“有水汽、微风或静稳”的环境条件,且气温需低于-15℃。当水汽靠近物体表面时,若其表面温度足够低,水蒸气便会以其表面为基底发生凝华,逐渐生长出冰晶结构。它呈乳白色松脆粒状,结构松散、气泡多、密度小,形似蓬松绒毛,轻轻一碰便会脱落,故被称为“软凇”。
粒状雾凇多出现于入冬或入春的季节交替期,它的形成需要借助风力,气温多在-2℃至-7℃之间。风裹挟着过冷却雾滴,碰撞到温度低于0℃的物体迎风面,雾滴瞬间冻结定型。它保留了雾滴原本的形态,由冰粒构成,具有半透明毛玻璃的质感,结构紧密、气泡少、密度大且硬度更高,因此被称为“硬凇”。
在我国,哪些地方能邂逅雾凇?南北方均有它的身影,每年12月至次年2月是观赏的最佳时期。
北方冬季气温低,是雾凇的“主场”,分布广泛,尤其在水汽充足的河流、湖泊附近更易见到。黑龙江库尔滨、吉林雾凇岛、内蒙古阿尔山、新疆布尔津、陕西华山、河南老君山,都是打卡雾凇的好去处。其中吉林市更是被誉为“雾凇之都”,松花江边的雾凇岛堪称平原雾凇的 “天花板”——即便冬季东北天寒地冻,这段松花江却未完全封冻,江面与陆地温差可达20℃左右。静稳天气下,江面上的大量雾气遇冷后附着在树枝上冻结,形成江畔银装的绝美景观。

河南嵩山雾凇景观 图/李灵道

江西庐山雾凇景观 图/刘莉坤
在我国南方地区,如安徽黄山、江西庐山、湖南天门山、四川峨眉山等高山地带,空气湿润,这里的雾凇与山景、云海相融,宛如仙境,也别具韵味。(陈啸龙)
一树冰晶 千年心路——从“树稼”到“雾凇”
每至寒冬,吉林雾凇岛便化身琉璃世界,玉树琼枝,恍若仙境。人们惊叹于雾凇的美,称其为人间仙境。然而,若将时光倒转千百年,当我们祖先第一次面对这覆满枝桠的冰晶时,心中涌起的或许并非“诗意”,而是对天地无声造化的凛然敬畏。这一树冰晶所承载的文化记忆,远比我们想象的更为深厚曲折。
翻开《春秋》这本严肃的史书,它有一个毫不浪漫的名字——“树稼”。顾名思义,树木上结了“庄稼”,但这沉甸甸挂满枝头的“收成”并非果实,而是冰晶。在靠天吃饭的农耕时代,这种由严寒凝结而成的景象,首先触动的是人们关乎生存的敏感神经。它并非风景,而更像一个需要被紧急解读的天象密码。在那时,雾凇之美尚未被发现,它的存在首先是一则与生存息息相关的、严肃的天问。
到了魏晋南北朝,冰封的枝桠间,透入的是一缕全新的目光。于是,在吕忱的《字林》里,它第一次拥有了那个我们至今仍在使用的美丽名字——“雾凇”。这两个字组合得极为精妙:“雾”言其成因,是那冬日的氤氲水汽;“凇”则描其形态,特指水汽或雾滴在物体上凝结而成的冰晶。从“树稼”到“雾凇”,这不只是名称的简单更替,而是一次认知的飞跃。人们开始用审美的眼光,去细细打量自然本身的形态与肌理。
如果说南北朝为雾凇画出了形,那么唐宋则为其注入了魂。唐代诗歌里,雾凇仍是惊鸿一瞥的凌寒笔意;而至宋代,它悄然成为文人笔下的常客。曾巩《冬夜即事》中的那句“香清一榻氍毹暖,月淡千门霿凇寒”,屋内是暖帐沉香,窗外是寒月映照下的雾凇。自此,雾凇超越了自然现象的范畴,它象征着高洁的品格,又暗合了文人心中对世事无常的淡淡怅惘。这层文化的晕染,让自然造就的冰晶,从此有了温度和深度。
明清之际,雾凇从纸上的诗韵,真正融入市井生活的烟火气中。文人笔记中常见赏凇雅事,与烹茶、听雨并称清欢。张岱在《湖心亭看雪》中写道:“雾凇沆砀,天与云与山与水,上下一白。”此景不仅描绘出天地同色的浩渺雪境,更映照出一人独往的孤怀幽思,寥寥数语,韵味无穷。
回过头看,从《春秋》里那条朴素的“树稼”记录,到今天我们脱口而出的“雾凇”,这一脉冰晶印记,穿越了两千多年的时光。这份穿越千年的凝视,承载着我们这个民族从敬畏、探寻到共情、欣赏的完整心路。(杨一帆)