冰霞是怎样形成的?
冰雹也叫“雹”,俗称雹子,是一些小如绿豆、黄豆,大似栗子、鸡 蛋的冰粒,有的地区叫“冷子”,夏季或春夏之交最为常见。在气象学上,冰雹是一种固态降水物,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,最大的可达10厘米以上。
雹的直径 越大,破坏力就越大。冰霍和雨、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@。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。空气从地自 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。我们知道在一定温度下,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、浓积云和积办 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4〜5千米。
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10千 米左右,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。
冰雹云是由水滴、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人又从云的上部流出。
还有一股下沉气流从云后方中 层流入,从云底流出。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 气流携带下进人生长区后,在水世多、温度不太低的区域与过冷水滴碰 并,长成一层透明的冰层,再向上进入水童较少的低温区,这里主要由冰 晶、雪花和少过冷水滴组成,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,当它支撑不住增长大了 的冰雹时,冰雹便在上升 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,碰到上升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,它就从云中落了下 来,成为我们所看到的冰雹了。
总的说来,冰雹有以下几个特征:局地性强,每次冰雹的影响范围一般宽约几十米到数千米,长约数百米到十多千米;历时短,一次狂风暴雨 或降雹时间一般只有2 ~ 10分钟,少数在30分钟以上;受地形影响显著, 地形越复杂,冰雹越易发生;年际变化大,在同一地区,有的年份连续发 生多次,有的年份发生次数很少,甚至不发生;发生区域广,从亚热带到 温带的广大气候区内均可发生,但以温带地区发生次数居多。
根据一次降雹过程中,多数冰雹(一般冰雹)直径、降雹累计时间和 积雹厚度,将冰雹分为3级。轻雹:多数冰雹直径不超过0。5厘米,累计 降雹时间不超过10分钟,地面积雹厚度不超过2厘米;中雹:多数冰雹直 径0。5 ~2。0厘米,累计降雹时间10 ~30分钟,地面积雹厚度2 ~5厘米; 重雹:多数冰雹直径2。
0厘米以上,累计降雹时间30分钟以上,地面积雹 厚度5厘米以上。
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