冰雹是怎樣形成的?



冰雹和雨、雪一樣都是從雲裏掉下來的。不過下冰雹的雲是一種發展十分強盛的積雨雲,而且只有發展特別旺盛的積雨雲才可能降冰雹。


積雨雲和各種雲一樣都是由地面附近空氣上升凝結形成的。空氣從地面上升,在上升過程中氣壓降低,體積膨脹,如果上升空氣與周圍沒有熱量交換,由於膨脹消耗能量,空氣溫度就要降低,這種溫度變化稱為絕熱冷卻。根據計算,在大氣中空氣每上升100米,因絕熱變化會使溫度降低1度左右。我們知道在-定溫度下,空氣中容納水汽有一個限度,達到這個限度就稱為”飽和”,溫度降低後,空氣中可能容納的水汽量就要降低。因此,原來沒有飽和的空氣在上升運動中由於絕熱冷卻可能達到飽和,空氣達到飽和之後過剩的水汽便附著在飄浮於空中的凝結核上,形成水滴。當溫度低於攝氏零度時,過剩的水汽便會凝華成細小的冰晶。這些水滴和冰晶聚集在一起,飄浮于空中便成了雲。


大氣中有各種不同形式的空氣運動,形成了不同形態的雲。因對流運動而形成的雲有淡積雲、濃積雲和積雨雲等。人們把它們統稱為積狀雲。它們都是一塊塊孤立向上發展的雲塊,因為在對流運動中有上升運動和下沉運動,往往在上升氣流區形成了雲塊,而在下沉氣流區就成了雲的間隙,有時可見藍天。
  


積狀雲因對流強弱不同出一轍形成各種不同雲狀,它們的雲體大小懸殊很大。如果雲內對流運動很弱,上升氣流達不到凝結高度,就不會形成雲,只有幹對流。如果對流較強,可以發展形成濃積雲,濃積雲的頂部像椰菜,由許多輪廓清晰的凸起雲泡構成,雲厚可以達4-5公里。如果對流運動很猛烈,就可以形成積雨雲,雲底


黑沉沉,雲頂發展很高,可達10公里左右,雲頂邊緣變得模糊起來,雲頂還常擴展開來,形成砧狀。一般積雨雲可能產生雷陣雨,而只有發展特別強盛的積雨雲,雲體十分高大,雲中有強烈的上升氣體,雲內有充沛的水分,才會產生冰雹,這種雲通常也稱為冰雹雲。



冰雹雲是由水滴、冰晶和雪花組成的。一般為三層:最下面一層溫度在0℃以上,由水滴組成;中間溫度為0℃至-20℃,由過冷卻水滴、冰晶和雪花組成;最上面一層溫度在-20℃以下,基本上由冰晶和雪花組成。
  


在冰雹雲中氣流是很強盛的,通常在雲的前進方向,有一股十分強大的上升氣流從雲底進入又從雲的上部流出。還有一股下沉氣流從雲後方中層流入,從雲底流出。這裏也就是通常出現冰雹的降水區。這兩股有組織上升與下沉氣流與環境氣流連通,所以一般強雹雲中氣流結構比較持續。強烈的上升氣流不僅給雹雲輸送了充分的水汽,並且支撐冰雹粒子停留在雲中,使它長到相當大才降落下來。
  


在冰雹雲中冰雹又是怎樣長成的呢?在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運動著,其中有一些水滴和冰晶併合凍結成較大的冰粒,這些粒子和過冷水滴被上升氣流輸送到含水量累積區,就可以成為冰雹核心,這些冰雹初始生長的核心在含水量累積區有著良好生長條件。雹核A在上升氣流攜帶下進入生長區後,在水量多、溫度不太低的區域與過冷水滴碰並,長成一層透明的冰層,再向上進入水量較少的低溫區,這裏主要由冰晶、雪花和少量過冷水滴組成,雹核與它們粘並凍結就形成一個不透明的冰層。這時冰雹已長大,而那裏的上升氣流較弱,當它支托不住增長大了的冰雹時,冰雹便在上升氣流裏下落,在下落中不斷地併合冰晶、雪花和水滴而繼續生長,當它落到較高溫度區時,碰並上去的過冷水滴便形成一個透明的冰層。這時如果落到另一股更強的上升氣流區,那麼冰雹又將再次上升,重複上述的生長過程。這樣冰雹就一層透明一層不透明地增長;由於各次生長的時間、含水量和其他條件的差異,所以各層厚薄及其它特點也各有不同。最後,當上升氣流支撐不住冰雹時,它就從雲中落下來,成為我們所看到的冰雹了。
 





 




 



 




 




 




 




 



 




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