冰雹是怎樣形成的？

冰雹是從積雨云中降落下來的一種固態(tài)降水。它主要發(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6毫米。外面交替地包以透明和不透明的冰層，通?？梢杂?～5層，多的可達28層。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。



冰雹的多層結(jié)構(gòu)反映了它的復雜的生成過程。當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。有人利用風洞模擬自然條件下冰雹的增長過程，發(fā)現(xiàn)除了干、濕增長的透明層與不透明層外，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?，多孔狀的干層嵌入水后也可以變成海綿層。產(chǎn)生海綿層的熱力條件是當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)。設想冰雹是通過下述方式形成的。強大的風暴隨著高空引導氣流方向運動，發(fā)展旺盛的積雨云中，有一股強烈而穩(wěn)定的向上傾斜的上升氣流。當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入傾斜的上升氣流中。稍大的顆?？赡茉趶姶蟮纳仙龤饬髦胁垦谺B軌跡線運動。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)強大的上升氣流速度是隨高度增加的，那么，有一部份適當尺度的顆粒隨上升氣流沿CC軌跡線運動，這時冰雹不斷增大，而其下降速度也不斷加大，當下降速度增加率相當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過程。

綜上所述，冰雹形成必需有以下條件：

（1）大氣中必須有相當厚的不穩(wěn)定層存在，

（2）積云必須發(fā)展到能使個別大水滴凍結(jié)的高度（一般認為溫度達- 12～- 16℃）；

（3）要有強的風切變；

（4）云的垂直厚度不小于6～8千米；

(5）云內(nèi)含水量豐富。一般為3～8克／米’，在最大上升速度的上方有一個液態(tài)過冷卻水的累積帶；

（6）云內(nèi)有傾斜的，強烈而不均勻的上升氣流，一般在10～20米／秒以上；

（7）雹胚的數(shù)密度要小，一般為0．1～0．2個／米8左右（這些只是形成冰雹的必要條件，不是充分條件）。