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在極地寒冷而寧靜的冰面上，有時會出現一種令人難以置信的景象。原本平坦的海冰上，突然冒出密密麻麻的白色晶體，它們一朵挨著一朵，有些像細小的花，有些伸展成樹枝，有些呈現星形，整片冰面彷彿突然出現一層冰雪花海。
這些「花」沒有根，也沒有莖，更不是植物，它們是「霜花」，一種在寒冷、平靜環境條件下形成於新生海冰和薄湖冰上的特殊冰晶。單朵霜花通常只有3至4公分的直徑，但在密集生長時，整片冰面可以呈現出十分奇異的白色景象。
冰面上為何會「長出花」？
海冰上的霜花並不只是漂亮的冰晶，由於形成過程牽涉到海水中的鹽分，它們的鹽度可以是普通海水的數倍。霜花形成需要非常特殊的天氣條件，最重要的條件之一，是冰面與上方空氣之間存在巨大的溫差。
當一層相對溫暖的新冰，暴露在至少比冰面低15℃的靜止冷空氣中，就可能形成霜花。例如，當新形成的冰面溫度為0℃，上方空氣卻降至−30℃左右，冰面上的水分就會開始發生特殊變化。水蒸氣從相對溫暖的冰面升華，向上進入極冷的空氣。隨著溫度迅速下降，這層濕潤空氣逐漸達到過飽和狀態。最後，冰面上方形成一層薄薄的過飽和空氣。
只要冰面有一點點凸起，就可能伸進這層特殊的空氣中。接著，水蒸氣在凸起處凝結並形成冰晶，霜花便開始生長。也就是說，眼前看到的「花朵」，不是從冰裡冒出來，而是水蒸氣直接在冰面上凝結、逐漸堆疊形成的冰晶結構。
為甚麼一定要「風平浪靜」？
霜花不是只要夠冷就會出現，只有微風或是幾乎無風的環境，同樣重要，因為霜花生長需要冰面上方維持一層相對穩定的過飽和空氣。
如果風太強，這層空氣就會被吹散，吹雪也會覆蓋冰面，霜花將很難形成，因此寒冷與平靜必須同時出現。這也是霜花看起來如此特殊的原因之一，它需要的是一個既極冷又平靜的瞬間。
新冰最容易開出霜花？
霜花通常出現在剛形成不久的新冰上，原因在於薄薄的新冰層，溫度比較接近下方的水。因此，當上方空氣突然變得極為寒冷時，冰面與空氣之間就能形成很大的溫度差。隨著冰層逐漸變厚，冰面溫度會降低，霜花要形成所需要的冰面與空氣溫差也就變得更大。所以，霜花並不是冰層存在越久越容易出現，反而經常是在新冰形成，氣溫又突然極低的時候最容易出現。
在海洋環境裡，這種情況比較常見。海冰可能受到風、潮汐與洋流影響而破裂，使大片海水重新暴露在極冷空氣中。當開闊的水面迅速結成薄冰時，容易提供形成霜花的條件。因此，在寒冷的極地海域，新冰表面有時會密集出現霜花。
淡水湖上也有 但更罕見
霜花不只存在於海冰，在薄薄的湖冰上，也可能形成類似的冰晶，但淡水霜花相對少見。原因在於淡水環境需要非常突然的降溫，只有氣溫在短時間內急劇跌破攝氏零度，使湖面迅速結冰，冰面與空氣之間才可能形成有利於霜花生長的條件。
相較之下，寒冷極地的海冰更容易反覆受到破裂、重新結冰等過程影響，因此海冰上的霜花更為常見。
非常鹹
如果只從外觀來看，霜花很像普通霜或雪花，但海冰上的霜花其實具有一個非常特殊的性質，它們的鹽度很高。
海水結冰時，形成的冰不是把所有海鹽都一起凍進去。海冰主要形成相對純的冰晶，而鹽分會被排擠到冰內的液態鹵水通道之中。這些高鹽度鹽水通道可能一直延伸到冰面，使冰面形成一層濕潤的高鹽表面。
霜花生長在這個環境上，就可能透過毛細作用吸收其中的鹽分。看似潔白純淨的冰晶，實際上可能含有相當高濃度的海水化學物質。一項在阿拉斯加巴羅附近海域進行的研究發現，霜花整體鹽度介於16至105ppt，平均為62ppt，大約是一般海水的3倍。
因此這些冰花並不只是「冰」，它們更像是把海水中的鹽分集中到冰面的一種特殊結構。
有的像樹枝 有的像星星
霜花沒有固定的「花瓣形狀」。在不同的過飽和條件下，它們會形成截然不同的晶體。當過飽和度較低時，晶體尖端可能呈多面體形，並從主枝伸出側枝，最後形成類似樹枝的結構。如果過飽和度更高，主枝尖端可能變得圓鈍，側枝減少，形成較為明顯的星形晶體。
因此，霜花有時看起來像小樹，有時像蕨類，有時很像一朵小小的白花。它們的冰晶通常具有樹枝狀結構，但也可能長成棒狀。當溫暖的鹽水被吸到晶體表面，部分冰晶晶面可能出現局部融化，讓霜花呈現出一種結塊般的外觀。
霜花並不是某種固定的「天然冰雕」，而是一種會隨著周圍微小環境變化，持續改變外形的冰晶。
霜花最令人著迷之處，就在於它不是隨時都能看到的景象。需要新形成的薄冰，需要冰面與空氣之間足夠大的溫差，需要水蒸氣達到過飽和狀態，還需要風不能太強。其中任何一個條件不對，都可能讓霜花無法形成。
它們沒有種子，也沒有根，卻能在一夜之間，讓原本平坦的冰面變成一片奇異的「花海」。沒有人栽種，卻會開花。沒有花香，卻布滿整片冰面。這就是極地冰原上最奇特的自然景象之一，真正會「開花」的冰。
