冰雹的特點
冰雹主要發(fā)生在春夏之交的過渡季節(jié)對流發(fā)展旺盛的時候。冰雹的形狀很多,有球狀、圓錐狀、橢球狀或其它不規(guī)則的形狀。冰雹的特點是什么?
冰雹的冰層很多
冰雹的核心是由霰或凍結(jié)的雨滴構(gòu)成,一般直徑約為0.2~0.3毫米,大的直徑可達(dá)6毫米。外面交替地包以透明和不透明的冰層,通常可以有3~5層,多的可達(dá)28層。
冰雹的密度變化大
冰雹的密度變化很大(0.1一0.9克/厘米),平均密度約為0.7~0.8克/厘米3。雹的大小也很不相同,最常見的是直徑介于0.5~3厘米之間的,最大的冰雹可達(dá)數(shù)千克重。在我國曾出現(xiàn)過4.5千克的冰雹,但世界各地降大冰雹的概率是比較小的。
冰雹形成過程復(fù)雜
冰雹的多層結(jié)構(gòu)反映了它的復(fù)雜的生成過程。當(dāng)冰雹與過冷卻水滴碰撞時,水滴相繼在冰雹表面上凍結(jié),同時釋放潛熱。這潛熱一部份消耗在冰雹的蒸發(fā)和空氣的熱傳導(dǎo)上,一部份使冰雹溫度升高。這則云內(nèi)可能有兩種情況:一種是云內(nèi)氣溫低,含水量也很低,此時冰雹所能捕獲的過冷卻水滴并不多,凍結(jié)時釋放的潛熱也不多,并且很多熱量很快擴(kuò)散到空氣中去,過冷卻水滴與冰雹碰撞后能很快地凍結(jié)。原來水中溶解的空氣和水滴之間存在的空氣來不及逸散,于是凍結(jié)而形成不透明的冰層。因此,冰雹的不透明層反映了云內(nèi)溫度低,有水量小的生長條件。這種增長過程稱為干增長過程。
另一種情況是云內(nèi)含水量充沛,氣溫高,此時冰雹捕獲大量的過冷卻水滴,凍結(jié)時釋放出大量的潛熱,由于冰雹蒸發(fā)與空氣的熱傳導(dǎo)只消耗其中一部份熱量,另一部份熱量則使冰雹溫度升高。最后在冰雹表面上形成一層水膜,由里向外慢慢地凍結(jié),形成透明的冰層。顯然,透明層反映了云內(nèi)含水量高氣溫高的生成條件。這種增長過程稱為濕增長過程。
還有一種叫做“海綿”型的冰水混合層。因為冰中可以包含液態(tài)水,結(jié)構(gòu)也較松散,故叫“海綿”冰層。海綿冰層是一種不穩(wěn)定狀態(tài),它可以通過不同途徑產(chǎn)生、還可能演變成干的不透明層或濕的透明層。由于失水變?yōu)槎嗫谞罡蓪樱嗫谞畹母蓪忧度胨笠部梢宰兂珊>d層。產(chǎn)生海綿層的熱力條件是當(dāng)總的熱量不完全散失,因而與冰雹碰并的水份未能全凍結(jié)又未被氣流完全吹散掉,于是多余的水分殘留在你的骨架之中,形成海綿狀結(jié)構(gòu)。設(shè)想冰雹是通過下述方式形成的。強(qiáng)大的風(fēng)暴隨著高空引導(dǎo)氣流方向運(yùn)動,發(fā)展旺盛的積雨云中,有一股強(qiáng)烈而穩(wěn)定的向上傾斜的上升氣流。當(dāng)云中個別大水滴凍結(jié)成的冰粒,籍凝華過程迅速增長而成雹胚,這種雹胚第一次被上升氣流攜帶上升時長成小冰雹,并沿軌跡AA向前運(yùn)動,被拋出云外,降落在上升氣流的前方,部分小冰雹可能再次進(jìn)入傾斜的上升氣流中。稍大的顆粒可能在強(qiáng)大的上升氣流中部沿BB軌跡線運(yùn)動。通過過冷水區(qū)繼續(xù)增長并緩慢降落,然后在較低的高度上,再次卷入強(qiáng)大的上升氣流之中,最后變成中等尺度的冰雹下降。
如果云內(nèi)強(qiáng)大的上升氣流速度是隨高度增加的,那么,有一部份適當(dāng)尺度的顆粒隨上升氣流沿CC軌跡線運(yùn)動,這時冰雹不斷增大,而其下降速度也不斷加大,當(dāng)下降速度增加率相當(dāng)于上升氣流速度的增大時,冰雹最后可以長得很大,這就是大冰雹的形成特點。
總的說來,冰雹有以下幾個特征:
1:局地性強(qiáng),每次冰雹的影響范圍一般寬約幾十米到數(shù)千米,長約數(shù)百米到十多千米。
2:歷時短,一次狂風(fēng)暴雨或降雹時間一般只有2~10分鐘,少數(shù)在30分鐘以上。
3:受地形影響顯著,地形越復(fù)雜,冰雹越易發(fā)生。
4:年際變化大,在同一地區(qū),有的年份連續(xù)發(fā)生多次,有的年份發(fā)生次數(shù)很少,甚至不發(fā)生。
5:發(fā)生區(qū)域廣,從亞熱帶到溫帶的廣大氣候區(qū)內(nèi)均可發(fā)生,但以溫帶地區(qū)發(fā)生次數(shù)居多。