建陽氣象：冰雹形成

2023-04-01 19:57:34 1

冰雹像雨雪一樣，從雲中落下。然而，冰雹雲是一種發展很強的積雨雲，只有發展很強的積雨雲才能降雹。

積雨雲，像各種各樣的雲一樣，是由地面附近的氣體向上凝結而成的。空氣體從地面上升，在上升過程中氣壓下降，體積膨脹。如果上升的空氣體與周圍環境沒有熱交換，則空氣體的溫度將由於膨脹引起的能量消耗而降低。這種溫度變化稱為絕熱冷卻。根據計算，空氣空氣體每上升100米，由於絕熱變化，溫度將下降約1度。我們知道在恆定溫度下，氣體中的水蒸氣含量是有限度的。達到這個極限被稱為「飽和」。當溫度降低時，可能包含在空氣體中的水蒸氣量將減少。因此，由於上升運動中的絕熱冷卻，原始的不飽和空氣體可能達到飽和，並且在飽和空氣體達到飽和之後，過量的水蒸氣將附著在漂浮在空中的凝結核上，形成水滴。當溫度低於攝氏零度時，多餘的水蒸氣會凝結成微小的冰晶。這些水滴和冰晶聚集在一起，漂浮在空形成雲。

大氣中有各種形式的空氣體運動，形成不同形式的雲。對流形成的雲包括輕積雲、重積雲和積雨雲。它們統稱為積雲。它們是孤立的向上發展的雲，因為對流有向上和向下的運動，這通常在上升氣流區域形成雲，在下降氣流區域形成雲隙，有時可以看到藍天。

由於不同的對流強度，累積雲形成不同的雲，並且它們的雲大小變化很大。如果雲中的對流運動很弱，並且上升氣流不能達到凝結高度，就不會有雲，只有幹對流。如果對流很強，它會發展成厚厚的積雲。厚厚的積雲頂部就像花椰菜一樣，由許多輪廓清晰的凸狀雲泡組成。雲層厚度可達4-5公裡。如果對流運動非常劇烈，積雨雲就會形成。雲底是黑暗的，雲頂發展得非常高，達到大約10公裡。雲頂的邊緣變得模糊，雲頂經常展開並形成鐵砧形狀。一般來說，積雨雲可能會產生雷暴，但只有當積雨雲特別強，雲層非常高，雲層中有很強的上升氣體，並且雲層中有大量的水時，才會產生冰雹。這種雲通常也被稱為冰雹。

冰雹雲由水滴、冰晶和雪花組成。一般有三層:最低層在0℃以上，由水滴組成；中間溫度為0℃-20℃，由過冷水滴、冰晶和雪花組成；頂層溫度低於-20℃，基本上由冰晶和雪花組成。

在冰雹雲中，氣流非常強，通常是朝著雲的方向，有非常強的上升氣流從雲的底部進入並從雲的頂部流出。另一股向下的氣流從雲層後面的中間層流入，從雲層底部流出。這也是經常發生冰雹的降水區。這兩次有組織的上升與向下氣流和周圍氣流聯繫在一起，所以一般強冰雹雲的氣流結構是相對連續的。強大的上升氣流不僅向冰雹雲輸送了足夠的水蒸氣，而且還支持冰雹粒子留在雲中，使其在著陸前增長到相當大的尺寸。

冰雹是如何在冰雹雲中生長的？

冰雹雲中強烈的上升氣流攜帶著許多大大小小的水滴和冰晶，其中一些結合在一起並凍結成更大的冰粒。這些粒子和過冷水滴可以通過上升氣流輸送到含水量聚集區，成為冰雹核。冰雹初始生長的核心在含水量聚集區有良好的生長條件。冰雹隨上升氣流進入生長區後，在水量大、溫度低的區域與過冷水滴碰撞，形成透明的冰層，隨後進入水量小的低溫區域。冰雹主要由冰晶、雪花和少量過冷水滴組成。冰雹粘在上面並與之一起凍結，形成不透明的冰層。此時，冰雹已經形成，那裡的上升氣流相對較弱。當它不能支持不斷增長的冰雹時，冰雹就落在上升氣流中，並通過與冰晶、雪花和水滴融合而繼續增長。當它落入高溫區時，與它碰撞的過冷水滴形成一個透明的冰層。此時，如果它落入另一個更強的上升氣流區域，冰雹將再次上升，重複上述增長過程。這樣，冰雹會一層一層透明地生長，一層一層不透明地生長。由於生長時間、含水量等條件的不同，各層的厚度等特徵也不同。最後，當上升氣流支撐不住冰雹時，它從雲中落下，成為我們看到的冰雹。