知识课堂∙成长漫游|“气象万千”系列之冰雹(壹)
京师连雨雹,
小者如弹,大者如拳。
林柯叶乱下,乌鸢折飞翮。
屋瓦砉划遭击扑,
居人颠沛,行道错愕……
——宋代•戴埴《雹》
从古至今,冰雹都是一种自然灾害。它是从天空降落下来的冰粒或冰疙瘩,小如绿豆、黄豆,大似栗子、鸡蛋。猛烈的冰雹常常砸坏庄稼,威胁人畜安全。那么,这些天降冰粒是什么呢?它是如何形成的?我们又该如何防护?
01.认识冰雹
冰雹,俗称雹子,是一种天气现象,春夏之时最为常见。它是一种固态降水物,系圆球形或圆锥形的冰块,直径一般为5-50毫米,最大的可达100毫米以上。
我们对冰雹进行切剖,如下图所见,冰雹由内向外可分为透明层—不透明层—透明层,最里面叫做雹胚,是由冻滴冻结而成的。
这样的结构说明了什么呢?
在冰雹云强大上升气流的作用下,冰雹在不同高度、不同干湿程度的云层中经历了多次冻结长大的过程。因此,对冰雹微结构的研究,能够辅助分析冰雹的生成过程与冰雹云发展的联系。
表面看起来洁净的冰雹,里面并不是完全纯净的,将冰雹融水过滤后,用扫描电子显微镜放大,可以看到冰雹里面包裹着几微米大小颗粒物,有多种花粉和矿物沙尘等颗粒。
02.冰雹的成因
冰雹作为一种天气现象,和雨、雪一样都是从云里掉下来的,它本质上属于降水的一种,我们通常称为“固态降水”。
要弄清楚冰雹的成因,我们就要先来了解形成冰雹的云。
大气中有多种形式的空气运动,形成不同形态的云。因对流运动而形成的云有淡积云、浓积云和积雨云等。人们把它们统称为积状云。
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,云厚可以达4—5公里。
浓积云
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公里左右。
积雨云
而冰雹云就是积雨云的一种。
一般的积雨云可能产生雷阵雨,只有发展特别强盛,云体十分高大,云中有强烈的上升气体,云内有充沛水分的积雨云才会产生冰雹,这种云才能被称为冰雹云。
冰雹云是由水滴、冰晶和雪花组成,一般分为三层:最下面一层温度在0℃以上,由水滴组成;中间层温度为-20至0℃,由过冷却水滴、冰晶和雪花组成;最上面一层温度在-20℃以下,基本由冰晶和雪花组成。
由于冰雹云中气流升降变化很剧烈,冰雹胚胎就这样上下翻滚,附着更多的过冷水滴,好像滚雪球似的,越滚越大。一旦滚成大的冰雹,在云中上升气流托不住时,它就从空中摔下,砸向地面。
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参考文献:
科普中国-科学原理一点通
气象北京
新京报