冰晶

冰晶（ice crystal）任何一種冰的宏觀結(jié)晶體，包括六角柱、六角板、枝狀、冰針等以及它們的復合體。

冰的晶格是六角對稱的，隨著環(huán)境溫度和水汽條件的變化，冰晶可以長成很復雜的形狀。

冰晶在空氣中的下落速度同它的形狀和大小有關(guān)，但一般很小，不超過30－70cm／s，在自由大氣中冰晶構(gòu)成卷云，近地面大氣中嚴寒時出現(xiàn)的冰晶稱為冰針。冰晶，一般是過冷卻水滴或過飽和水汽通過冰核的作用凍結(jié)或凝華而成。

大氣中自然冰核一般并不豐富，所以在溫度低達-15℃的過冷云中往往只有極少量的冰晶。

在有冰晶和過冷卻水滴共存的云中，由于冰面的飽和水汽壓比過冷卻水面的飽和水汽壓小，當空氣中的實有水汽壓介于兩者之間，即大于冰面飽和水汽壓而又小于水面飽和水汽壓時，過冷卻水滴會因蒸發(fā)而減小，水分子不斷由水滴向冰晶上轉(zhuǎn)移，冰晶則因凝華而增大。

冰晶和過冷水滴相處在一起的機會是很多的，如果當時的實有水汽壓處于兩者的飽和水汽壓之間，就會有冰和水之間水汽轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，在這種情況下，實有水汽壓比水滴的飽和水汽壓小，對水滴來說是未飽和的，水滴就出現(xiàn)蒸發(fā)。但實有水汽壓比冰晶水汽壓大，對于冰晶來說是過飽的，冰晶上要出現(xiàn)凝華。因此，水滴不斷蒸發(fā)而減小，冰晶因不斷凝華而增大，這種由于冰水共存引起冰水間的水汽轉(zhuǎn)移的作用稱為冰晶效應。冰晶效應的程度，與水面上和冰面上的飽和水汽壓的差值有關(guān)，差值越大，冰晶效應越顯著。這種效應是混合云形成降水的重要理論之一。

極小的冰晶和0℃以下的過冷卻水滴組成云層，水氣不斷升騰與冰晶凝華，水溫達-5℃時，無數(shù)根六角形的冰針就形成了。這是冰晶最穩(wěn)定的形狀。同時，凝華作用還在繼續(xù)進行。如果冰晶周圍水氣多，6個角增長很快，就形成星狀；假如冰晶四周水氣很少，6角不如兩個底面增長快，便形成柱狀；倘若水氣適中，則形成片狀雪花。如果地面氣溫較高，雪降落過程中邊融化邊碰撞合并為水滴，最終成為降雨。

 冰晶繁生（ice multiplication）云中冰晶或凍滴等冰相粒子，由于破碎等過程產(chǎn)生新的冰晶個體的各種過程。云中冰晶除可通過冰核活化相交過程而產(chǎn)生外，也可通過已經(jīng)生成的冰相粒子的破碎而增加其濃度，后者稱為冰晶繁生或冰晶次生的過程。冰晶繁生過程，主要有三種：（1）脆弱冰晶的機械破碎，冰碎片就是次生冰晶。實際觀測中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有冰晶碎片和殘缺的冰晶，枝狀、針狀等形狀的冰晶，更加容易破碎；（2）大水滴凍結(jié)時破碎產(chǎn)生次生冰晶。實驗表明在較低溫度下，大水滴（一般直徑大于100μm）凍結(jié)時有一部分會破碎產(chǎn)生次生冰晶，冰晶繁生因子（凍滴和次生冰晶比）估計約為2；（3）冰相粒子同過冷云滴撞凍（淞附）時產(chǎn)生次生冰晶。赫萊脫一馬索魯?shù)膶嶒灥贸觯敱嗔Ｗ油^冷云滴在溫度為-3~-8℃，云滴直徑大于24μm，碰撞速度為l~3m/s時產(chǎn)生的次生冰晶比較顯著，最多的是250個撞冰大云滴產(chǎn)生1個次生冰晶。由于云滴濃度很大，所以這一過程的作用相當顯著。該過程又稱為“赫萊脫一馬索普”冰晶繁生過程。很多實際觀測，也證實了這個過程對云中冰晶濃度的作用。冰晶繁生過程使云中冰晶濃度有時超過該云最低溫度下冰核濃度的幾倍以上，甚至可達千倍，在溫度較高的云中尤為顯著，這對有些云的降水過程有顯著影響。冰晶繁生過程，對人工影響天氣也有重要影響：（1）自然冰晶的增多使冷云人工催化的潛力減少；（2）人工冰晶可能通過繁生過程而增多，因此在有些條件下可以減少催化劑的用量。

冰晶過程（ice-crustal process）也稱伯杰龍[-芬德孫]過程。在冰晶和過冷水滴共同組成的混合云中，產(chǎn)生降水粒子的一種[理論]過程。當溫度低于0℃時，水汽相對于冰面的平衡水汽壓低于水汽相對于水面的平衡水汽壓。因此，在冰晶和水滴的混合云中，如果含水量足夠大，則水滴將有所蒸發(fā)、凝華而使冰晶增大。   往往云中水滴濃度比冰晶大10²至10⁶倍，于是大量水滴的水分轉(zhuǎn)移到少數(shù)冰晶上，使冰晶長得很大，成為雪晶下落，再經(jīng)過撞凍、融化、蒸發(fā)等變化過程下落到地面。這一理論首先由伯杰龍在1933年提出，以后由芬德孫進一步發(fā)展。根據(jù)這一理論，謝斐爾在1946年對過冷云播撒干冰，制造人工冰晶，促進冰晶過程獲得成功，從而開創(chuàng)了用播云技術(shù)進行人工影響天氣的現(xiàn)代紀元。

 冰晶化（glaciation）是云物理中指云粒子從水滴變?yōu)楸У霓D(zhuǎn)化過程。對云體來說，則指云中有相當一部分水滴轉(zhuǎn)化為冰晶，從而使云體外觀發(fā)生變化。