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4月6日,瑞士洛桑联邦高等理工学院与瑞士联邦气象和气候办公室在《大气测量技术》上发表研究称,为了更好地理解雪花在大气降落过程中发生的准确变化,以提高高海拔地区降雪的预报准确率,研究者利用新技术将阿尔卑斯山和南极洲的雪花分成了六个大类,并且评估了不同雪花的凇化度。

试想一下:在海拔2500米的地方用一种专业设备从不同角度拍摄数千张雪花的照片,然后选取其中3500张照片人为地训练一种算法来识别六种不同的雪花类型,最后利用这种算法将数百万张雪花照片在极短的时间内归为这六类,这就是该研究在做的事情。

在过去50余年中科学家们一直在努力提升降水的测量水平和预报能力,现在我们对降水相关的机制有了较为清楚的认识,但降雪却复杂得多。单片雪花的形状、几何结构和电磁特性等多种因素均可影响雪晶反射回的天气雷达信号,从而使预测变得更加困难。此外,我们对雪花的等值水含量也缺乏深入的理解,从而无法准确获知降雪对应的降水量。

研究者利用一种由三个同步相机组成的复杂设备——多角度雪花照相机,可同时拍摄多张高分辨率的雪花图片。随后将一个相机安置在瑞士达沃斯海拔2500米高处的一个站点,以拍摄当地整个冬季的雪花图片。另一个相机安置在南极洲沿海岸的一个站点,以拍摄整个南半球夏季的雪花照片。然后在当前分类的基础上运用其开发的算法将雪花图片分成六大类:平面晶体(PC)、柱状晶体(CC)、雪丸(GR)、聚合体(AG)、平面柱状结晶体(CPC)和小颗粒(SP)。

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该研究将雪花图片分成六大类:平面晶体(PC)、柱状晶体(CC)、雪丸(GR)、聚合体(AG)、平面柱状结晶体(CPC)和小颗粒(SP)。

此外,研究者还利用这些图片根据每片雪花的表面粗糙度分析其凇化度(riming)。“雪花在大气层中降落,尤其是穿过云层时形状会发生改变。一些雪花会结霜而多多少少变成凇化的雪晶,另一些则保持原状,凇化度很低。凇化之所以重要就是因为这个过程将云水滴以冰雪的形式变成降水。” 该研究作者之一亚历克西斯·伯恩(Alexis Berne)说道。

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不同凇化程度的雪花。从左至右凇化度递增。

或许令纯粹主义者失望的是,一般我们认为的理想雪花——星形树突(stellar dendrite)雪花十分罕见,在阿尔卑斯山和南极洲这两个样点仅占各类雪花总量的10%和5%。

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星形树突雪花。

为了获取更准确的结果,该研究还需要收集更多数据。研究者已将MASC相机放回至南极洲,以获取新一轮的数据。2018年冬奥会将在韩国平昌郡举行,届时研究者会将其安置在韩国的山脉上收集数据。

(来源:中国气象网

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这家伙很懒,什么都没写!

—— 小 蔚

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