蒂姆·加勒特 (Tim Garrett)的科学生涯致力于描述雪花的特征，雪花是云中形成的千变万化的冰颗粒，当它们落到地球上时会发生巨大的变化。
现在，犹他大学的大气科学家正在利用校园开发的新型仪器解开雪花如何响应降雪伴随的空气湍流而移动的谜团。在分析了超过 50 万片雪花后，他的团队的发现让他感到惊讶。
他们发现，预测雪花如何移动并不是一件难以理解的复杂事情，而是出人意料的简单。
加勒特说：“几十年来，雪花飘落的方式引起了人们的广泛关注，因为它是预测天气和气候变化的关键参数。” “这与水循环的速度有关。湿气从天空中落下的速度决定了风暴的寿命。”
《从天堂寄来的信》
日本著名物理学家中谷宇吉郎将雪晶称为“来自天堂的信件”，因为它们的精致结构携带着云层中温度和湿度波动的信息，而云层中的晶体基底和棱镜面竞争水蒸气沉积。
根据加勒特和工程学院同事的最新研究，虽然每片雪花都被认为是完全独特的，但这些霜状颗粒如何在空气中落下——随着加速、漂移和旋转——遵循一定的模式。雪花运动对天气预报和气候变化具有重要影响，即使在热带地区也是如此。
“大多数降水都是从雪开始的。降雨速度的问题如何影响对地面降水降落位置的预测，以及云层将辐射反射到外层空间的持续时间，”加勒特说。“它甚至会影响对飓风轨迹的预测。”
参与这项研究的还有美国机械工程系的Dhiraj Singh和Eric Pardyjak
为了研究雪花的运动，该团队需要一种测量单个雪花的方法，这多年来一直是一个具有挑战性的难题。
“它们的质量非常低。它们的重量可能只有 10 微克，即百分之一毫克，因此无法以非常高的精度称量它们，”加勒特说。
加勒特与工程学院合作开发了一种称为差分发射率成像测距仪(DEID)的仪器，可以测量雪花的水凝物质量、尺寸和密度。此设备已由 Garrett 共同创立的一家名为“粒子通量分析”的公司商业化。他说，犹他州交通部已在小三叶杨峡谷部署了这些设备，以帮助进行雪崩预报。
对于 Garrett 的现场实验，他的团队将其设置在著名的滑雪胜地阿尔塔，也是 2020-21 年冬季犹他州降雪最多的地方。该仪器与空气温度、相对湿度和湍流的测量一起部署，并直接放置在由激光光片和单镜头反光相机组成的粒子跟踪系统下方。
加勒特说：“通过测量湍流、雪花的质量、密度和大小，并观察它们在湍流中如何蜿蜒，我们能够创建一幅以前在自然条件下无法获得的全面图像。之前的环境。”
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