物候记·小雪｜邂逅冬日的第一场雪
寒风凛冽，初雪飘零。小雪节气的到来意味着寒潮频仍，冬意渐盛。
此时多地气温持续走低，北方地区的最低气温多在零下，降水状态由雨变为雪，华北、黄淮等地由此迎来冬日的第一场雪。
因为即将进入食物匮乏的时期，小雪节气的习俗大多与吃有关。就像飞鸟、松鼠等动物要为冬季储粮，人类也有类似的行为，比如腌咸菜。南方的某些地方有农历十月吃糍粑的习俗。台湾地区中南部海边的渔民则会在小雪前后晒鱼干、存干粮。
随着天气越来越冷，小雪前后，古人会准备一些取暖设备，如铜手炉、汤婆子，富贵人家还会使用一种金属制的暖手香囊。
面对活跃的寒流，各地农民正忙于采收、御寒、田间管理。他们亦期待着雪花从天而降。“小雪雪满天，来年必丰年。”小雪下雪有利于增强土壤肥力，减轻病虫害，也意味着来年雨水均匀，无明显旱涝。
2021年的小雪节气从11月22日到12月6日，涵盖“虹藏不见”“天气上升，地气下降”“闭塞而成冬”三个物候。
小雪一候：虹藏不见
小雪的第一个五天，彩虹不见了。
阴冷的冬季，天空的色彩也单调了些许。下雪的时候，天地间白茫茫的一片。雪停了，天空也时常灰蒙蒙的，那绚烂的彩虹几乎从不会出现在冬日的天际。
彩虹的出现需要水滴的反射与折射，外加干净清新的空气。入冬以后，空气本就较为干燥，又因气温偏低，空气中的水分常呈冰晶的状态，对阳光的折射现象与水滴不同；在南方不降雪的地方，因为气压变化，冬季多层状云，雨后往往阴云笼罩，遮天蔽日，加之冬季空气多雾霾，美丽的彩虹便隐身不见了。
尽管缺少了彩虹的绚丽，白白的雪倒是让冬季多了几分纯洁的感觉。
雪是由大量白色不透明的冰晶（雪晶）和其聚合物（雪团）组成的固体形态的降水。作为水循环的一部分，雪的前身是空中的云。棉花团似的云朵由小水滴和小冰晶组成，包括以小水滴为主的水云，以小冰晶为主的冰云及由小水滴和小冰晶共同组成的混合云。
雪的来源主要是混合云。当温度下降，空气中的水汽达到饱和，多余的水汽在凝结核的作用下被冰晶吸附。冰晶不断成长，有时候小冰晶相互碰撞又结成大冰晶，直至冰晶的重量超出了空气阻力和浮力，倏然下落，便成了雪。
雪花 视觉中国 图
雪花在冰晶的基础上生长而来，所以，和冰晶类似，雪花也常呈六边形。早在西汉时期，中国的古人就发现了雪花的独特构造，并郑重记录:“凡草木之花多五出,独雪花六出。”
事实上，与已被发现19种形态的冰晶相比，雪花之多姿不遑多让。来自美国佛蒙特州一个偏远农场的农民威尔逊·本特利（Wilson Bentley）是世上首位给雪花拍照的人。他自小对雪花着迷，19岁时买了第一台相机，别出心裁地将它和平时用来观察雪花的显微镜组装在一起，于是便有了自制的微距相机。1885年冬天，史上第一张雪花晶体照片就此诞生。
终其一生，本特利拍过的雪花数量超过5000朵，形状未有任何重复。
多年来，科学家一直在试图推导雪花形状形成的物理公式，目前仍未研究出准确的变量因素。英国伯恩茅斯市化学教师安迪·布伦宁根据最新研究制作了一个信息图，展示了35种雪花形状的分类，日本北海道北见工业大学的研究人员将这些形状进一步分成121类。
作为雪花“胚胎”的冰晶主要有三种形状：又细又长的六棱柱形晶柱，两头尖尖如针状的晶针，以及薄薄的六边形晶片。
研究结果表明，最终形成的雪花形状与云层中的温湿度直接相关。一般来说，湿度较高时，雪花生成的速度快，形状也更复杂，比如精致的星状或树枝状；湿度较低时，雪花生成的速度慢，容易形成简单的片状或粉末状雪花。
而不同温度的云层不仅会孕育不同形状的雪花，还会影响雪花的“体型”：六瓣星状的雪花仅在云层温度-15℃左右时形成，-6℃左右的云层会形成针状和柱状的雪花，0℃时，雪花一般为水平扩展的正六边形，顶角间无空隙……气温极低的时候，雪花的晶体会小到几乎看不见，随着温度的上升，越靠近0℃，雪花的晶体也会变得越大。
从几千米的云层飘落到地面的过程中，雪花还会受到气流风向的影响，发生更多变化。雪花的分量极轻，五千到一万朵雪花才有约一克的重量。大大小小的雪花在空中相遇后会发生粘连，尤其在温度相对较高的时候。当许多雪花联结在一起，合并为直径几厘米的雪团，便成了人们眼中的“鹅毛大雪”，有时呈不规则形状，有时又呈数量不等的枝杈星状。
几个世纪以来，雪花形成之谜一直困扰着科学家，也推动着他们持续地研究和实验。雪花的形状由晶体生长的科学规律所决定，诉说着它们在形成过程中所经历的一切。它那复杂的对称性源于晶体神奇的自组装能力——晶体、植物、动物，甚至人类都是在某些规律的作用下由自组装形成的部件构成的。
这大自然的造物携带着数千米高空的种种讯息，飘落凡间，成为庄稼的保护神，空气的净化剂，文人墨客的灵感之源。那转瞬即逝的美蕴含着自然界最深的奥秘，通向宇宙万物形成之谜。
小雪二候：天气上升，地气下降
小雪的第二个五天，天空中的阳气上升，地里的阴气下降，阴阳不交。
这也许是72物候中最难解最神秘的一个物候了。在过往不同年代的解读中，“天气”和“地气”通常被解释为阳气和阴气。在古人的传统概念里，“天气”为阳气，“地气”为阴气，小雪节气时阳气上升，阴气下降，造成了天地不通，阴阳不交，万物因此失去生机。
从科学的视角来看，阴气和阳气究竟指的是什么？它们仅仅是古人臆想出来的事物吗？
如果把“阴气”和“阳气”理解为气流，“阴气”就是靠近地面的下沉气流，“阳气”就是空中上升的气流。两股气流互不相干，各自反向运动，这是什么现象呢？
包裹着地球表面的大气“外衣”根据高度不同可分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。最接近地表的是对流层，雨、雪、冰雹等天气现象都发生在这一层。一般而言，对流层的气温随着海拔高度的增加而降低，因此靠近地面的空气温度高，密度小，气压低，而高层的空气温度低，密度大，气压高。这样“头重脚轻”的气压分布使得空气容易上下翻滚，形成对流。
然而，在冬季冷空气入侵时，近地层空气温度会降得很低，而高处大气层降温较少，就可能出现上暖下冷的反常现象，气象学上称之为逆温。
在逆温现象出现时，空气“头轻脚重”，处于稳定状态。近地面的冷空气继续下沉，空中相对较暖的空气持续上升，这便是“天气上升，地气下降”的由来了。逆温层就像一层厚厚的被子将天空罩住，上下层空气不再流动交换，往往导致风力较弱甚至无风。若空气的相对湿度较高，会促进云、雾、烟的形成，使逆温层内的空气能见度降低，于是我们便看到了雾蒙蒙的天空。
冬日天空 视觉中国 图
此时若是降雨，一般也是稳定性降水，例如连绵不断的小雨或毛毛雨。
不过，有时候，逆温也会成为强雷暴发生的有利因子。这时候地面附近通常为稳定的冷空气，中低层有强盛的暖湿空气形成逆温层，它阻挡了热量和水汽的垂直交换，累积了不稳定能量。虽然近地面的空气很难穿透逆温层，逆温层内部的空气却变得更暖更湿，一旦冲击力破坏了逆温层，空气向上抬升，就会产生强烈的对流。这就是俗称“冬打雷”或“雷打雪”的冬雷出现的原因。
小雪三候：闭塞而成冬
小雪的第三个五天，暖气和寒气互相不再流通，天地闭塞而转入严寒的冬天。
小雪三候中的“闭塞”有两层含义，一是指“天气”与“地气”互不相通所致的天地闭塞；二是指冰雪环境下动物冬眠，交通不畅，人们也闭户不出的场景。
如今，在科技和经济发展的“加持”下，人们即使在最寒冷的时节依然可以自由行动，入户有暖气，出门有羽绒服，冬季“闭塞”的意味已淡了许多。
但是冷暖气流反向运动所引发的逆温现象，在当今社会依然有着强大的影响力，甚至因文明的发展而作用更甚。
因为逆温层削弱、抑制了空气的垂直对流，就像个厚厚的“盖子”，将大气中悬浮的烟尘、杂质、有害气体等牢牢捂住，所以逆温层又被称为“阻塞层”——尽管古人对大气的认识远不如今天的我们，但神奇的是，他们凭借观察、感受和直觉所推断的天地不通、万物闭塞之象，竟然暗合实际发生的大气现象，令人不由心下赞叹。
天地“闭塞”所带来的最显著影响是空气质量的下降，能见度的恶化，所以逆温层常常成为空气污染的帮凶。
研究发现，出现逆温层时，近地层空气中含有包括二氧化硫等在内的大量污染微粒，严重危害人体健康。具有强烈刺激性气味的二氧化硫是大气主要污染物之一，会刺激呼吸道，使人产生呼吸不畅、胸闷等症状；二氧化硫与其它颗粒物同时被人体吸入，更会在呼吸道里形成更可怕的硫酸雾，造成加倍的生理反应；近地层的烟尘和粉尘容易引起尘肺和血液中毒；高浓度的氮氧化物会引起支气管炎或肺气肿，还能损害人的中枢神经……
20世纪最早记录的大气污染惨案——1930年的比利时马斯河谷烟雾事件、1943年的洛杉矶光化学烟雾事件、1948年的美国工业小镇多诺拉烟雾事件、1952年的伦敦烟雾事件等震惊世界的公害事件均是在逆温天气下发生的，造成了百千万的生命损失。
逆温现象容易出现在早晨、傍晚和夜间，所以这些时间段的空气最污浊。许多人喜欢在清晨进行户外锻炼，认为此时空气清新，殊不知恰恰相反。一天中空气质量最佳的时段其实在上午十点至下午三四点间，而在冬季晨昏时段“烟雾茫茫”的时段，应尽可能避免外出活动。
祸兮福所依。虽然逆温现象常常加剧空气污染，却也因其对空气流通的阻碍，一定程度上可以抑制沙尘暴的发生。逆温带平稳的气流也有利于飞机的飞行。
对于一些山坡与河谷地区，逆温带提高了冬季的温度水平，有利于农业生产，比如新疆伊犁河谷、四川盆地、云贵高原的坝子等。当地果树越冬时较少遇到冻害，果实硬度高、品质好，为人们贡献了不少美味水果。
航拍四川盆地 视觉中国 图
“事出反常必有妖”，逆温这一不寻常的大气现象，亦是许多气象奇观的背后“推手”，包括海市蜃楼、平流雾和海滋在内的海上三大奇观均离不开逆温的作用。那曾令帝王迷醉的蓬莱仙境，令文人诗兴大发的山中云海，都是逆温层玩的小把戏。
这期，我们将回顾立冬的物候观察记录。下一期《物候记》，我们将为大家解读大雪三候，同时回顾小雪的物候观察记录。
（作者李蔚系自然教育机构自然萌创始人。封面、物候卡插画：季静，封面图设计：薛之韵，海报设计：白浪。）
“物候记”专栏记录一年之中节气、物候的指征，观察自然变化与城市生活的关联，积累当代中国城市的物候观察资料。