冰雹是怎么形成的

冰雹，也叫“雹”，俗称雹子，有的地区叫“冷子”，夏季或春夏之交最为常见,它是一些小如绿豆、黄豆，大似栗子、鸡蛋的冰粒，特大的冰雹比柚子还大。我国除广东、湖南、湖北、福建、江西等省冰雹较少外，各地每年都会受到不同程度的雹灾。尤其是北方的山区及丘陵地区，地形复杂，天气多变，冰雹多，受害重，对农业危害很大,猛烈的冰雹打毁庄稼，损坏房屋，人被砸伤、牲畜被打死的情况也常常发生。??因此，雹灾是我国严重灾害之一。一种固态降水物。系圆球形或圆锥形的冰块，由透明层和不透明层相间组成。直径一般为5～50毫米，大的有时可达10厘米以上，又称雹或雹块。冰雹常砸坏庄稼，威胁人畜安全，是一种严重的自然灾害。很多雹灾严重的国家已进行了人工防雹试验。??雹块越大，破坏力就越大。冰雹降自对流特别旺盛的积雨云中，云中的上升气流比一般雷雨云强。小冰雹是在对流云内由雹胚上下数次和过冷水滴碰并而增长起来的，当云中的上升气流支托不住时就下降到地面。大冰雹是在具有一支很强的斜升气流、液态水的含量很充沛的雷暴云中产生的。??每次降雹的范围都很小，一般宽度为几米到几千米，长度为20～30千米，所以民间有“雹打一条线”的说法。冰雹主要发生在中纬度大陆地区，通常山区多于平原，内陆多于沿海。中国的降雹多发生在春、夏、秋3季，4～7月约占发生总数的70％。比较严重的雹灾区有甘肃南部、陇东地区、阴山山脉、太行山区和川滇两省的西部地区。??一、冰雹形成冰雹和雨、雪一样都是从云里掉下来的。不过下冰雹的云是一种发展十分强盛的积雨云，而且只有发展特别旺盛的积雨云才可能降冰雹。积雨云和各种云一样都是由地面附近空气上升凝结形成的。空气从地面上升，在上升过程中气压降低，体积膨胀，如果上升空气与周围没有热量交换，由于膨胀消耗能量，空气温度就要降低，这种温度变化称为绝热冷却。??根据计算，在大气中空气每上升100米，因绝热变化会使温度降低1度左右。我们知道在-定温度下，空气中容纳水汽有一个限度，达到这个限度就称为“饱和”，温度降低后，空气中可能容纳的水汽量就要降低。因此，原来没有饱和的空气在上升运动中由于绝热冷却可能达到饱和，空气达到饱和之后过剩的水汽便附着在飘浮于空中的凝结核上，形成水滴。??当温度低于摄氏零度时，过剩的水汽便会凝华成细小的冰晶。这些水滴和冰晶聚集在一起，飘浮于空中便成了云。大气中有各种不同形式的空气运动，形成了不同形态的云。因对流运动而形成的云有淡积云、浓积云和积雨云等。人们把它们统称为积状云。??它们都是一块块孤立向上发展的云块，因为在对流运动中有上升运动和下沉运动，往往在上升气流区形成了云块，而在下沉气流区就成了云的间隙，有时可见蓝天。积状云因对流强弱不同出一辙形成各种不同云状，它们的云体大小悬殊很大。如果云内对流运动很弱，上升气流达不到凝结高度，就不会形成云，只有干对流。??如果对流较强，可以发展形成浓积云，浓积云的顶部像椰菜，由许多轮廓清晰的凸起云泡构成，云厚可以达4-5公里。如果对流运动很猛烈，就可以形成积雨云，云底黑沉沉，云顶发展很高，可达10公里左右，云顶边缘变得模糊起来，云顶还常扩展开来，形成砧状。一般积雨云可能产生雷阵雨，而只有发展特别强盛的积雨云，云体十分高大,云中有强烈的上升气体，云内有充沛的水分，才会产生冰雹,这种云通常也称为冰雹云。??冰雹??是由水滴、冰晶和雪花组成的。一般为三层：最下面一层温度在0℃以上，由水滴组成；中间温度为0℃至-20℃，由过冷却水滴、冰晶和雪花组成；最上面一层温度在-20℃以下，基本上由冰晶和雪花组成。在冰雹云中气流是很强盛的，通常在云的前进方向，有一股十分强大的上升气流从云底进入又从云的上部流出。??还有一股下沉气流从云后方中层流入，从云底流出。这里也就是通常出现冰雹的降水区。这两股有组织上升与下沉气流与环境气流连通，所以一般强雹云中气流结构比较持续。强烈的上升气流不仅给雹云输送了充分的水汽，并且支撑冰雹粒子停留在云中，使它长到相当大才降落下来。??在冰雹云中冰雹又是怎样长成的呢?在冰雹云中强烈的上升气流携带着许多大大小小的水滴和冰晶运动着，其中有一些水滴和冰晶并合冻结成较大的冰粒，这些粒子和过冷水滴被上升气流输送到含水量累积区，就可以成为冰雹核心，这些冰雹初始生长的核心在含水量累积区有着良好生长条件。??雹核在上升气流携带下进入生长区后，在水量多、温度不太低的区域与过冷水滴碰并，长成一层透明的冰层，再向上进入水量较少的低温区，这里主要由冰晶、雪花和少量过冷水滴组成，雹核与它们粘并冻结就形成一个不透明的冰层。这时冰雹已长大,而那里的上升气流较弱，当它支托不住增长大了的冰雹时，冰雹便在上升气流里下落，在下落中不断地并合冰晶、雪花和水滴而继续生长，当它落到较高温度区时，碰并上去的过冷水滴便形成一个透明的冰层。??这时如果落到另一股更强的上升气流区，那么冰雹又将再次上升，重复上述的生长过程。这样冰雹就一层透明一层不透明地增长；由于各次生长的时间、含水量和其它条件的差异，所以各层厚薄及其它特点也各有不同。最后，当上升气流支撑不住冰雹时，它就从云中落下来，成为我们所看到的冰雹了。,冰雹是从积雨云中降落下来的一种固态降水。它主要发生在春夏之交的过渡季节对流发展旺盛的时候。冰雹的形状很多，有球状、圆锥状、椭球状或其它不规则的形状。冰雹的核心是由霰或冻结的雨滴构成，一般直径约为0．2～0．3毫米，大的直径可达6毫米。外面交替地包以透明和不透明的冰层，通常可以有3～5层，多的可达28层。??冰雹的密度变化很大（0．1一0．9克／厘米’），平均密度约为0．7～0．8克／厘米3。雹的大小也很不相同，最常见的是直径介于0．5～3厘米之间的，最大的冰雹可达数千克重。在我国曾出现过4．5千克的冰雹，但世界各地降大冰雹的概率是比较小的。冰雹的多层结构反映了它的复杂的生成过程。??当冰雹与过冷却水滴碰撞时，水滴相继在冰雹表面上冻结，同时释放潜热。这潜热一部份消耗在冰雹的蒸发和空气的热传导上，一部份使冰雹温度升高。这则云内可能有两种情况：一种是云内气温低，含水量也很低，此时冰雹所能捕获的过冷却水滴并不多，冻结时释放的潜热也不多，并且很多热量很快扩散到空气中去，过冷却水滴与冰雹碰撞后能很快地冻结。??原来水中溶解的空气和水滴之间存在的空气来不及逸散，于是冻结而形成不透明的冰层。因此，冰雹的不透明层反映了云内温度低，有水量小的生长条件。这种增长过程称为干增长过程。另一种情况是云内含水量充沛，气温高，此时冰雹捕获大量的过冷却水滴，冻结时释放出大量的潜热，由于冰雹蒸发与空气的热传导只消耗其中一部份热量，另一部份热量则使冰雹温度升高。??最后在冰雹表面上形成一层水膜，由里向外慢慢地冻结，形成透明的冰层。显然，透明层反映了云内含水量高气温高的生成条件。这种增长过程称为湿增长过程。有人利用风洞模拟自然条件下冰雹的增长过程，发现除了干、湿增长的透明层与不透明层外，还有一种叫做“海绵”型的冰水混合层。??因为冰中可以包含液态水，结构也较松散，故叫“海绵”冰层。海绵冰层是一种不稳定状态，它可以通过不同途径产生、还可能演变成干的不透明层或湿的透明层。由于失水变为多孔状干层，多孔状的干层嵌入水后也可以变成海绵层。产生海绵层的热力条件是当总的热量不完全散失，因而与冰雹碰并的水份未能全冻结又未被气流完全吹散掉，于是多余的水分残留在你的骨架之中，形成海绵状结构。??设想冰雹是通过下述方式形成的。强大的风暴随着高空引导气流方向运动，发展旺盛的积雨云中，有一股强烈而稳定的向上倾斜的上升气流。当云中个别大水滴冻结成的冰粒，籍凝华过程迅速增长而成雹胚，这种雹胚第一次被上升气流携带上升时长成小冰雹，并沿轨迹AA向前运动，被抛出云外，降落在上升气流的前方，部分小冰雹可能再次进入倾斜的上升气流中。??稍大的颗粒可能在强大的上升气流中部沿BB轨迹线运动。通过过冷水区继续增长并缓慢降落，然后在较低的高度上，再次卷入强大的上升气流之中，最后变成中等尺度的冰雹下降。如果云内强大的上升气流速度是随高度增加的，那么，有一部份适当尺度的颗粒随上升气流沿CC轨迹线运动，这时冰雹不断增大，而其下降速度也不断加大，当下降速度增加率相当于上升气流速度的增大时，冰雹最后可以长得很大，这就是大冰雹的形成过程。??综上所述，冰雹形成必需有以下条件：（1）大气中必须有相当厚的不稳定层存在，（2）积云必须发展到能使个别大水滴冻结的高度（一般认为温度达-12～-16℃）；（3）要有强的风切变；（4）云???垂直厚度不小于6～8千米；(5）云内含水量丰富。??一般为3～8克／米’，在最大上升速度的上方有一个液态过冷却水的累积带；（6）云内有倾斜的，强烈而不均匀的上升气流，一般在10～20米／秒以上；（7）雹胚的数密度要小，一般为0．1～0．2个／米8左右（这些只是形成冰雹的必要条件，不是充分条件）。