雹
炎热的午后,烈日灼人,闷热似蒸。大块大块的乌云在天空中翻腾。突然强烈的闪光划破乌黑的云层,接着,震耳的雷声隆隆作响。不一会儿,凉风骤起,豆粒大的雨滴自天而降。这样的雷阵雨中常常携带来一位不速之客,那就是冰雹。冰雹是一颗颗乳白色的冰粒,冰粒的大小不一,大的像鸡蛋、核桃,小的只有黄豆、米粒那么大,俗称“冷蛋”、“雹子”。

雹
冰雹,滚圆结实,在地上捡一颗还没来得及融化的,用刀把它切开,看看它的内部到底还隐藏着什么秘密?你会发现,它好像一个葱头。它的中心是一颗白色不透明的珠子,好像白瓷,叫做霰,外面是一层透明的冰。冰外面是一层雪,雪外面又是一层冰。有的冰雹,里里外外有4~5层。
冰雹的这些冰雪相间的层次是怎么形成的?大热天怎么会从天上下冷蛋呢?让我们一起探索一下冰雹的成因,各种问题都会迎刃而解。
冰雹是从一种积雨云中降下来的,这种积雨云称为冰雹或雹云。雹云与一般的积雨云不同,雹云的云底较低,一般离地面只有几百米,但雹云的云顶却很高,可达十几千米。所以雹云的体积是相当深厚高大的,这为冰雹的形成提供了相当大的空间。
雹云中的上升气流是很强盛的,上升气流挟带着大量水汽急速升到高空,很快就变冷了,水汽立即凝华成小冰晶。冰晶吸附许多水汽在它上面凝华,逐渐增大,并随着云中的气流上下来回翻腾。从高空掉下来经过一层过冷水滴时,过冷水滴就在小冰晶上很快冻结。于是,在冰晶身上便聚集了许多小冰粒。由于这些小冰粒之间,小冰粒与冰晶之间,往往夹杂着空气,所以整个冰晶和冰粒变成了白色疏松的小冰团,这就是霰——冰雹的核心。
由于云中的上升气流时强时弱。变化无常,所以冰雹胚胎就这样一次又一次地被托上去,落下来,落下来,又托上去。当落下时,由于云体下部的温度比较高,冰核落到这里,表面一层冰雪开始融化为水,同时,又有一部分水滴粘上去。当再次被带到高空时,黏附在它表面的一层水滴又开始冻结成一层冰壳,并粘上一层小冰晶和雪花。上上下下经过几次到十几次的重复,冰核外面被包了一层又一层,体积越来越大,分量越来越重。当云中的上升气流再也托不住它的时候,就从云中一落千丈地掉下来,这就是我们所见到的冰雹。

雹灾造成的损失
冰雹形成的条件主要有以下三个:(https://www.daowen.com)
(1)上升的气流运动速度
冰雹云中上升气流速度呈抛物线状分布,即先随高度增大,在云中上部达到最大,在云上部又减小,但要形成冰雹,必须最大上升速度所在的高度要超过温度0℃层,以保证冰雹生长的条件。另外,最大上升速度不应小于15米/秒,使其能托住足够大的冰雹,如果上升气流速度小于15米/秒,在累积区形成的冰雹直径就小于16毫米,它们在降落到地面途中就可能已经完全融化。
(2)累积区含水量
据雷达观测,含水量累积区是冰雹在云中生长的主要地区,冰雹生长时间一般是4~10分钟,在这样短的时间内要从冰雹胚胎,直径为0.2~0.3毫米,迅速长大到直径为15~20毫米的冰雹。必须要求累积区含水量很大,应在15~20克/立方米以上;累积区厚度不小于15~20千米,累积区位置应处在0~40区域内,有充分的过冷却水滴,这样才能保证形成冰雹的充分能源。
(3)冰雹胚胎
形成冰雹要有核心,在云中需有大量的冰核。但由太小的核子来长成冰雹需要很长时间,所以,一般的看法是,冰雹的胚胎主要是过冷却大水滴冻结而成的。在自然条件下,这样大小的过冷却水滴的冻结温度在-24℃~-20℃。对于冰雹云来说,就要求其顶部能伸展到比这个温度更低一些的高度上去。考虑到雹云内外的温差(在雹云中由于凝结潜热的释放,云内温度高于云外同高度的温度,大时可达5℃~7℃)。这样,冰雹云的厚度一般不应小于7~8千米。
冰雹的胚胎数量也应该恰当,如果胚胎数量太多,势必相互争食过冷却水滴,而云中累积区的含水量是有限的,从而使冰雹都长不大,这样就难以形成大冰雹。根据落到地面的冰雹数的测量,推测云中冰雹胚胎的数浓度量级为10-1~100个/立方米。
冰雹形成的过程如下:
当冰雹云中一些较大的云滴随上升气流带至含水量累积区,在上升过程中不断碰撞并增大时,过冷却水滴就会立即同它们冻结在一起,形成冰雹初始胚胎,胚胎随着气流一起升降,继续与水滴、冰晶并合,便逐渐成长为冰雹,当上升气流托不住冰雹时,就降落到地面。
冰雹常常具有透明和不透明冰层相间的内部结构,这种结构与积雨云中温度和含水量分布不均匀有着密切的关系。当冰雹胚胎进入温度较高、含水量较大的累积区里时,由于过冷却水滴在雹核上冻结所释放的潜热往往来不及散失,使一部分过冷水滴的温度升至0℃,在雹核上流散开来,形成一层水膜。当它再次冻结时就成为透明的冰层,这透明的冰层反映了云内含水量高,气温也相对高的生长条件;当冰雹胚胎进入温度较低,含水量较小的区域时,过冷水滴冻结所释放出的潜热散失较快,过冷却水滴就迅速冻结在雹核上,其间夹杂着不少空气,因而形成不透明的冰层。云中升降气流越是时强时弱,冰雹在云中升降的次数就越多,这种透明与不透明相间的层次也越多,冰雹的个体也就越大。
由于冰雹很重,又是从几千米的空中掉下来,所以它的冲击力很强,是一种破坏威力很大的灾害性天气。生长在田野的庄稼最怕它的光临,每当它的“足迹”所到,一片好端端的庄稼便被打得东倒西歪,七零八落。因此,对于这些到大地来“作客”的冰雹,我们要提高警惕,做到提前预报,防患于未然,在云层里就毫不留情地把它消灭掉。