3月15日，许多北京居民的朋友圈被春雪刷屏了。拍摄：潘孝本导读：
3月15日，憋了一个冬天的北京，迎来了2025年的初雪。成团的雪花，穿过大气层，簌簌地来到眼前，是不是很惊喜？ 实际上，降雪从来不是一件容易的事。这可是个精细活儿。下雪是不是很简单，把雨滴冻成冰，掉下来就是雪？非也，这种东西叫冰丸(ice pellet)，不是雪。降雪个精细活，分为五步：
1. 凝汽为云
2. 结水成冰
3. 吸气成雪
4. 雪上加凇
5. 碰并勾连。
下雪是一种降水过程，要降水天上就要先有水。
富含水蒸气的空气上升到高处，那里温度很低，水蒸气在空气中的灰尘、污染物、火山灰、海盐等固体小颗粒上，凝结成液滴，称为云滴（Cloud Droplet），云滴内部的小颗粒称为云凝结核（cloud condensation nuclei, CCN）。云滴可通过碰撞聚集在一起，足够重的时候会掉落下来，这就是下雨。云凝结核、云滴、雨滴的相对大小
大气温度继续降低，降低到冰点时，云滴并不会就开始结成冰，而是要求温度进一步降低。冰点之下的液态水称为过冷水。温度越过冰点继续降低，云滴碰到合适的小颗粒，开始结冰，这样的小颗粒称为冰核颗粒（ice nucleating particle），与水蒸气凝结成水过程中云凝结核的作用类似。有些云凝结核就可以发挥冰核颗粒的作用。新结冰有的会碎掉，分崩的冰碎片是最佳的冰核颗粒。这种过程叫冰晶倍增（ice multiplication）。
云通常是冰和过冷云滴的混合物，这样的云叫做混合相云（mixed-phase clouds）。地球上绝大多数雪降落自混合相云。
混合相云示意图
阿尔卑斯山少女峰上空的混合相云。束线状云为主要由冰晶组成的云，绒团状云为主要由液滴组成的云。小冰核沾上更多的云滴，是不是就长成雪花了？
不是的，水分子不是静静待在那里，而是在剧烈运动着，并且运动速度不一样。有些水分子会从冰晶或水滴跑出去，有些水分子会进入到冰晶或水滴中。冰晶或水滴与表面附近的水蒸气一直进行着分子交换。进出的分子数如果相等，冰晶或水滴的大小也就确定了。如果跑出去的分子多于进来的水分子，那就是冰晶融化或水滴蒸发，反过来，进来的水分子如果多于跑出去的分子，冰晶或水滴将长大。冰和云滴在云中混合在一起。冰晶中水分子要比液体中水分子结合得更紧密，因此，冰晶附近水蒸气要比云滴附近水蒸气稀薄。云滴附近水分子就要倾向于往冰晶附近跑，结合在冰中，使冰晶长大，成为雪花，而云滴中会跑出更多水分子弥补外部流失的水分子，结果云滴会变小，即蒸发。云滴蒸发变成水蒸气，冰晶吸收水蒸气中的水分子而长成雪花。以上所述云中冰晶生长过程以其提出者的名字命名为魏格纳-伯吉朗-芬德森过程（Wegener-Bergeron-Findeisen Process）。冰晶长大，呈现出明显的六重对称性，这里的故事也很有趣，留在下次下雪再谈。随着雪花越来越大，最终开始下落。它离开云层之后，身边没有了水蒸气，也就不再长大。你见过美丽的雾凇吗？过冷液滴遇到冷的表面，冻结成冰晶，这就是凇。
雪花长成美丽的六角形，飘飘悠悠下落。下落过程中还有可能碰到过冷的云滴，云滴会在雪花的枝杈里结成凇。雪花下落过程中也会相碰，并会粘连在一起，这叫做碰并勾连（aggregation）。这使得雪花有更加多样的形状。
目前，科学家已经识别出135种雪晶形状（Appl. Sci., 2020, 10, 1163）。科学家还发明了人工智能算法来识别雪晶形状（Atmos. Meas. Tech., 2024, 17, 7109–7128）。
2013年对雪晶形状的分类，共121种。Atmospheric Research 2013, 132-133:460以上就是下雪的大致工序。希望本文能助于您在雪天感受大自然造化之神奇。最后，请欣赏北京的春雪。
主要参考资料：
Secrets of the Greatest Snow on Earth: Weather, Climate Change, and Finding Deep Powder in Utah's Wasatch Mountains and around the World, Jim Steenburgh, Utah State University Press, 2014
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瞿立建约 4 分钟