有些云里充满了棒棒糖状的小冰晶

云朵里满是冰棒——听起来像是泡泡糖流行歌曲的副歌，或者可能是夏天用来消暑的美味零食。但这实际上是一种让科学家们非常好奇的自然现象。

研究人员仔细研究了 2009 年在英格兰西南部的一个大型云层中飞行时拍摄的 500 多万张照片，发现了这些棒棒糖状晶体。科学家们使用激光束技术捕捉冰晶的形状，以了解冰在零下 30 摄氏度以上的温度下是如何形成的。

他们想进一步了解降水、云的寿命及其反射率——所有这些都对天气和气候有影响。他们看到了形状非常不寻常的晶体，每个晶体都是一个圆形的冰，顶部是一根“棍子”，形似棒棒糖。云层中充满了这些晶体，引起了人们的极大科学兴趣——以及敬畏之情。

“自然过程可以创造出真正美丽的事物，”曼彻斯特大学研究云的高级研究员、参与这项研究的科学家之一乔纳森·克罗西尔 (Jonathan Crosier) 说。“我们立即开始问自己它们是如何形成的。”

研究人员在美国地球物理联合会期刊《地球物理研究快报》最近发表的一项研究中描述了他们的发现。作者包括 Crosier、Stavros Keppas、Keith Bower 和 TW Choularton，他们都来自曼彻斯特大学。

克罗泽尔表示，虽然之前的研究发现了冰棍，但这是第一次发现大量冰粒。通过研究它们获得的见解将为云的形成和演变提供重要信息。

例如，在任何混合相云（即包含过冷水和冰混合物的云）中，液态水和冰之间存在非常微妙的平衡，他解释说。

他说：“冰太多会消耗液态水，导致降水和云消散。冰太少会掉落，留下高反射率的过冷液态云，这种云可以持续很长时间，但几乎不会产生降水。”

他说，许多云层介于两者之间。

“冰棍是一种新发现的冰粒，它可以改变混合相云中液态水和冰之间的平衡，”克罗西尔说。“因此，它可能对云的寿命和降水的形成产生重大影响。”

科学家认为，这个过程始于云层顶部形成冰晶。然后，一股暖气流吹过云层，携带着过冷但仍为液态的水滴。这些水滴与冰晶相撞并立即冻结。偶尔，细小的针状物会脱落，穿过云层，撞击更多过冷水滴。这些圆形水滴粘在针状物的顶部——一根冰棍就形成了。

冰棒的长度通常在 0.25 毫米到 1.5 毫米之间。它们以每小时约 3.6 公里的速度坠落地面。“由于它们是在大约 4 公里的高空发现的，如果它们保持不变，它们到达地面需要一个多小时，”克罗西尔说。“然而，当气温升至零摄氏度以上时，冰棒就会融化并形成一滴小雨滴。

“即使大气温度曲线在所有层面上都是负值（低于零摄氏度），冰棍也可能无法以原始形状到达地面，或者会因云层中发生的其他过程而变形，”他说。而且，如果温度保持在零摄氏度以下，但湿度降至 100% 以下，“那么颗粒将开始升华并可能消失得无影无踪。”

看到这些图像激发了科学家们的想象力。他们计划继续研究冰棍，以了解更多有关其起源的信息。“冰棍的一部分，也就是冰棍棒的形成过程，是一个谜，”克罗西尔说。“几十年来，研究人员一直在试图观察小液滴的冻结破碎过程，但无功而返。”

“证据表明，这个过程发生在非常特殊的条件下，不太热也不太冷——就像金发姑娘的粥一样，”他补充道。“我们正在开发令人兴奋的新实验室实验，以最终观察这个迷人但难以捉摸的过程。这将有助于我们了解冰棍形成的细节。”

玛琳·西蒙斯为 Nexus Media 撰稿，这是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合通讯社。