人們可能會認為，雪是所有東西中最容易描述的：它冰冷、潔白，像毯子一樣覆蓋著大地。還有什麼好說的呢？但馬蒂厄-阮（Mathieu Nguyen）說：”很多。”他剛剛通過了位於格約維克的挪威科技大學（NTNU）關於雪的光學特性的博士論文答辯。

究竟是什麼讓雪在美麗的日子裡閃閃發光？了解答案的細微差別有助於更好地預報雪崩和改善冬季道路狀況。圖片來源：Mathieu Nguyen

“雪能反射所有波長的光線，根據不同的條件和光線照射的角度，雪的顏色也會大不相同。雪的年齡和密度以及空氣污染也會影響雪的外觀。雪的外觀是一個非常複雜的問題。 “這種方法可用於多種感測器技術，包括為我們提供更好的決策依據，讓我們知道何時應該清理道路，以及更密切地監測山區雪崩的風險等”。

其中，阮研究了雪是如何吸收和反射光線的，而太陽如何讓雪的晶體閃閃發光尤其令人感興趣。他認為，冬季景觀的美麗外觀可能是解答多年來困惑研究人員的一系列問題的關鍵。

「但首先，是什麼讓雪在陽光明媚的日子裡閃閃發光？雪是冰晶的堆積。當條件適宜時，它們就像一面面小鏡子。如果它們的角度合適，就會將陽光直接反射到你的身上，像’火花’一樣在景色中閃耀，」阮說。

冬季景觀中陽光與白雪的美麗交織可能會為研究人員多年來一直好奇的問題提供答案。圖片來源：Mathieu Nguyen

關於不同金屬如何以這種方式閃閃發光，已經進行了許多研究，但人們對雪的閃光仍然知之甚少。

阮說：”如果我們在挪威擁有完全自動駕駛的汽車，這類技術也將有助於提高冬季道路上的行車安全。”因此，他試圖找出這些火花在不同條件下的雪地圖像中的對比度和密度是如何變化的。他希望這將提供一種分析方法，使我們能夠從圖像中對不同類型的雪進行分類。

馬蒂厄-阮（Mathieu Nguyen）分析了超過一千張雪景照片。圖片來源：Mads Wang-Svendsen

“這種方法可用於多種感測器技術，包括為我們提供更好的決策依據，幫助我們確定何時應該清理道路，以及更密切地監測山區雪崩的風險等。阮說：”如果我們在挪威擁有完全自動駕駛的汽車，這類技術也將有助於提高冬季道路行駛的安全性。 “

實地考察期間拍攝的雪景影像。(左）有明顯火花的雪地影像。(右）雪地影像，有明顯的火花和一點顆粒感。

使用不同焦距拍攝的火花的雪景影像範例。(左）使用60 毫米焦距拍攝的照片。(右）使用300 毫米焦距拍攝的照片。

到目前為止，研究人員只收集了挪威東部多個地方的數據。研究結果很有希望，顯示閃光可以用來對雪的粒度進行分類。然而，要對雪的類型進行更精確的分類，需要比他們目前所研究的資料量大得多的資料。最好是來自世界各地的圖像。從環境不同的其他地方獲取影像將非常重要。了解不同程度的污染如何對雪的外觀和特性產生影響至關重要。除了難以從影像中解讀之外，長期以來，用數位技術再現雪的難度也令人吃驚。如今，我們在電腦遊戲和模擬器中對雪的人工表現並不比白色表面好多少。

他在這方面的研究結果也顯示出了良好的前景。他相信研究成果將為那些沒有雪的人們提供良好的過冬體驗- 在未來，雪可能會越來越少。

根據挪威氣象研究所的數據，2050 年將有100 多萬挪威人生活在冬季不到一個月的地方。此外，最近在《自然》雜誌上發表的一項研究證實，由於人為的氣候變化，整個北半球都將面臨降雪量減少的未來。如果我們要讓從未見過雪的人了解雪，我們就必須能夠再現雪的複雜性。

參考文獻：Mathieu Nguyen、Jean-Baptiste Thomas 和Ivar Farup 於2024 年1 月28 日在《地球科學》上發表的”探索現場測量雪的視覺外觀的成像方法”。

DOI: 10.3390/geosciences14020035

編譯來源：ScitechDaily