雪花加速度神秘地遵循可预测的模式

冬季仙境让人想起一堆蓬松、闪闪发光的雪。但为了到达地面，雪花会被卷入湍流的大气中，在空气中旋转，而不是直接坠落到地面。

降水的路径很复杂，但对于评估高山度假中潜在粉雪的滑雪者或希望下雪的学童来说很重要。确定雪花飘落的速度对于预测天气模式和测量气候变化至关重要。

在流体物理学中，犹他大学的研究人员报告了大气湍流中雪花的加速。他们发现，无论湍流或雪花类型如何，加速度都遵循通用的统计模式，可以描述为指数分布。

文章“大气湍流中拉格朗日雪花加速的通用标度定律”由DhirajKumarSingh、EricR.Pardyjak和TimothyGarrett撰写。

“即使在热带地区，降水也常常以雪的形式开始，”作者蒂莫西·加勒特说。“降水速度的快慢会极大地影响风暴的寿命、轨迹以及可能放大或减弱气候变化的云层覆盖范围。对雪花降落速度的模型表示进行微小的调整就可以对风暴预报和气候预测的速度产生重要影响在一定水平的温室气体浓度升高的情况下变暖。”

该团队在盐湖城附近的一个滑雪场设立，与史无前例的900英寸厚的积雪作斗争。他们同时拍摄降雪并测量大气湍流。他们使用他们发明的激光光片设备收集了有关雪花质量、尺寸和密度的信息。

加勒特说：“一般来说，正如预期的那样，我们发现低密度‘蓬松’雪花对周围的湍流漩涡反应最灵敏。”

尽管系统很复杂，但研究小组发现雪花加速度遵循指数频率分布，指数为三半。在分析数据时，他们还发现终端速度频率分布的波动遵循相同的模式。

“雪花很复杂，湍流也是不规则的。这个问题的简单性实际上是相当神秘的，特别是考虑到终端速度的变化(表面上与湍流无关)与雪花局部受到冲击力冲击时的加速度之间存在这种对应关系。湍流，”加勒特说。

由于尺寸决定最终速度，因此可能的解释是，影响雪花尺寸的云中的湍流与在地面测量的湍流有关。然而三半的因数仍然是个谜。

研究人员将在今年冬天重新审视他们的实验，利用油滴雾来更仔细地观察湍流及其对雪花的影响。