1. 為了防止下冰雹時,用大炮向空中射入的是什麼物質
是碘化銀
雲層中的水汽碰到凝聚核後會形成水滴下落,如果遇到低溫層和上升氣流,水滴會結冰並被托上雲層。再次下落,如果再遇低溫和上升氣流,又會結冰並被再次送上雲層。如此反復,冰雹就會「越長越大」,直至最後上升氣流無法承受其重量,它就會砸落到地面。北京人工影響天氣辦公室專家介紹,催化劑同樣是人工防雹的主力軍。當高炮將大量碘化銀等催化劑集中快速送到雲層中,會在雲中形成大量的凝聚核。這樣,本來因凝聚核過少易形成大冰雹的雲層,由於突然出現大量凝聚核,冰雹就不易「長大」。而當冰雹的直徑在5毫米以下時,也就無法對地面構成危害了。一旦發現哪塊雲彩「勢頭不對」,就會「以其之道還治其身」,「先下手為強」,用高炮對其進行「飽和攻擊」,讓冰雹變成「小鹽粒」溫順地落下來。
2. 雪花和冰雹是怎麼形成的
雪花的形成 在天空中運動的水汽怎樣才能形成降雪呢?是不是溫度低於零度就可以了?不是的,水汽想要結晶,形成降雪必須具備兩個條件: 一個條件是水汽飽和。空氣在某一個溫度下所能包含的最大水汽量,叫做飽和水汽量。空氣達到飽和時的溫度,叫做露點。飽和的空氣冷卻到露點以下的溫度時,空氣里就有多餘的水汽變成水滴或冰晶。因為冰面飽和水汽含量比水面要低,所以冰晶生長所要求的水汽飽和程度比水滴要低。也就是說,水滴必須在相對濕度(相對濕度是指空氣中的實際水汽壓與同溫度下空氣的飽和水汽壓的比值)不小於100%時才能增長;而冰晶呢,往往相對濕度不足100%時也能增長。例如,空氣溫度為-20℃時,相對濕度只有80%,冰晶就能增長了。氣溫越低,冰晶增長所需要的濕度越小。因此,在高空低溫環境里,冰晶比水滴更容易產生。 另一個條件是空氣里必須有凝結核。有人做過試驗,如果沒有凝結核,空氣里的水汽,過飽和到相對濕度500%以上的程度,才有可能凝聚成水滴。但這樣大的過飽和現象在自然大氣里是不會存在的。所以沒有凝結核的話,我們地球上就很難能見到雨雪。凝結核是一些懸浮在空中的很微小的固體微粒。最理想的凝結核是那些吸收水分最強的物質微粒。比如說海鹽、硫酸、氮和其它一些化學物質的微粒。所以我們有時才會見到天空中有雲,卻不見降雪,在這種情況下人們往往採用人工降雪。 冰雹形成 冰雹和雨、雪一樣都是從雲里掉下來的。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,飄浮於空中便成了雲。 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,只有干對流。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。這里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。
3. 雨、雪、雲、霧、露、霜、冰雹的形成各具有什麼物質變化
雨:水蒸氣凝華成小冰晶和小冰晶下降時熔化成小液滴
雪:空氣中的水蒸氣遇冷凝華成小冰晶 (下降時未熔化).
雲:空氣中的水蒸氣遇冷液化成小液滴
霧:夜間氣溫下降,空氣中的水蒸氣液化成小液滴,形成霧.
露:夜間氣溫下降,空氣中的水蒸氣液化成小液滴
霜:氣溫驟降,空氣中的水蒸氣凝華成小冰晶,形成霜.
冰雹:小液滴(雨)下降時遇冷凝固
我們物理老師講的
老師講的是初二人教版物理教材94頁動手動腦學物理第三題:了解雨、雪、雲、霧、露、霜、冰雹的形成原因及……
4. 冰雹是怎麼形成的雪又是怎樣形成的
冰雹是怎樣形成的
冰雹和雨、雪一樣都是從雲里掉下來的。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,飄浮於空中便成了雲。
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,只有干對流。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。這里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並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,這里主要由冰晶、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,而那裡的上升氣流較弱,當它支托不住增長大了的冰雹時,冰雹便在上升氣流里下落,在下落中不斷地並合冰晶、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,重復上述的生長過程。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、含水量和其它條件的差異,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。
雪是怎樣形成的
我們都知道,雲是由許多小水滴和小冰晶組成的,雨滴和雪花是由這些小水滴和小冰晶增長變大而成的。那麼,雪是怎麼形成的呢?
在水雲中,雲滴都是小水滴。它們主要是靠繼續凝結和互相碰撞並合而增大成為雨滴的。
冰雲是由微小的冰晶組成的。這些小冰晶在相互碰撞時,冰晶表面會增熱而有些融化,並且會互相沾合又重新凍結起來。這樣重復多次,冰晶便增大了。另外,在雲內也有水汽,所以冰晶也能靠凝華繼續增長。但是,冰雲一般都很高,而且也不厚,在那裡水汽不多,凝華增長很慢,相互碰撞的機會也不多,所以不能增長到很大而形成降水。即使引起了降水,也往往在下降途中被蒸發掉,很少能落到地面。
最有利於雲滴增長的是混合雲。混合雲是由小冰晶和過冷卻水滴共同組成的。當一團空氣對於冰晶說來已經達到飽和的時候,對於水滴說來卻還沒有達到飽和。這時雲中的水汽向冰晶表面上凝華,而過冷卻水滴卻在蒸發,這時就產生了冰晶從過冷卻水滴上"吸附"水汽的現象。在這種情況下,冰晶增長得很快。另外,過冷卻水是很不穩定的。一碰它,它就要凍結起來。所以,在混合雲里,當過冷卻水滴和冰晶相碰撞的時候,就會凍結沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。當小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時,便落到地面,這就是雪花。
在初春和秋末,靠近地面的空氣在0℃以上,但是這層空氣不厚,溫度也不很高,會使雪花沒有來得及完全融化就落到了地面。這叫做降"濕雪",或"雨雪並降"。這種現象在氣象學里叫「雨夾雪」。
5. 冰雹可以吃嗎
最好不要吃,因為冰雹是在高空大氣層中形成的,內部會有很多雜質和很多化學殘留物。。
6. 風雨雷電雪冰雹是怎麼產生的呢
風的形成乃是空氣流動的結果。風能利用形成主要是將大氣運動時所具有的動能轉化為其他形式的能。
風就是水平運動的空氣,空氣產生運動,主要是由於地球上各緯度所接受的太陽輻射強度不同而形成的。在赤道和低緯度地區,太陽高度角大,日照時間長,太陽輻射強度強,地面和大氣接受的熱量多、溫度較高;再高緯度地區太陽高度角小,日照時間短,地面和大氣接受的熱量小,溫度低。這種高緯度與低緯度之間的溫度差異,形成了南北之間的氣壓梯度,使空氣作水平運動,風應沿水平氣壓梯度方向吹,即垂直與等壓線從高壓向低壓吹。
地球在自轉,使空氣水平運動發生偏向的力,稱為地轉偏向力,這種力使北半球氣流向右偏轉,南半球向右偏轉,所以地球大氣運動除受氣壓梯度力外,還要受地轉偏向里的影響。大氣真實運動是這兩力綜合影響的結果。
實際上,地面風不僅受這兩個力的支配,而且在很大程度上受海洋、地形的影響,山隘和海峽能改變氣流運動的方向,還能使風速增大,而丘陵、山地卻磨擦大使風速減少,孤立山峰卻因海拔高使風速增大。因此,風向和風速的時空分布較為復雜。
陸地上的海洋上的水被太陽蒸發到空中,遇到冷空氣凝結,就會下雨
閃電雲層中的等離子與負離子相互撞擊形成
在天空中運動的水汽怎樣才能形成降雪呢?是不是溫度低於零度就可以了?不是的,水汽想要結晶,形成降雪必須具備兩個條件:
一個條件是水汽飽和。空氣在某一個溫度下所能包含的最大水汽量,叫做飽和水汽量。空氣達到飽和時的溫度,叫做露點。飽和的空氣冷卻到露點以下的溫度時,空氣里就有多餘的水汽變成水滴或冰晶。因為冰面飽和水汽含量比水面要低,所以冰晶生長所要求的水汽飽和程度比水滴要低。也就是說,水滴必須在相對濕度(相對濕度是指空氣中的實際水汽壓與同溫度下空氣的飽和水汽壓的比值)不小於100%時才能增長;而冰晶呢,往往相對濕度不足100%時也能增長。例如,空氣溫度為-20℃時,相對濕度只有80%,冰晶就能增長了。氣溫越低,冰晶增長所需要的濕度越小。因此,在高空低溫環境里,冰晶比水滴更容易產生。
另一個條件是空氣里必須有凝結核。有人做過試驗,如果沒有凝結核,空氣里的水汽,過飽和到相對濕度500%以上的程度,才有可能凝聚成水滴。但這樣大的過飽和現象在自然大氣里是不會存在的。所以沒有凝結核的話,我們地球上就很難能見到雨雪。凝結核是一些懸浮在空中的很微小的固體微粒。最理想的凝結核是那些吸收水分最強的物質微粒。比如說海鹽、硫酸、氮和其它一些化學物質的微粒。所以我們有時才會見到天空中有雲,卻不見降雪,在這種情況下人們往往採用人工降雪。
7. 說一說冰雹是哪樣子形成的
冰雹的產生有一定的氣象條件,多發生在夏初和盛夏季節。首先要有充足的水汽和強有力的上升氣流,此外最關鍵的還要有凝結核的存在.當凝結核在上升氣流的帶動下,不斷上升,經過過冷水區域的時候就會不斷凝結增長!通過對冰雹切片的研究發現,冰雹的內部是一圈一圈的環形結構,這就說明它在過冷水區域經過了多次,凝結增長了多次! 當其增大到一定程度時,上升氣流無法將其拖住那麼便會降落到地面形成災害!目前氣象部門會進行防雹作業,主要是通過雲中播撒碘化銀或者用火箭將碘化銀發射向空中,這種做法只要是為了增加空氣中的凝結核,使其盡快消耗掉過冷水,使得冰雹不會繼續長大就不會形成災害!
8. 小伙零下16度挑戰舌頭舔鋼管,冬天北方的鐵為什麼是甜的
2020是一個特殊的一年,這一年有病情的入侵,這一年有最低的氣溫,所以2020年是最不容易的一年,就簡單的氣溫來說,今年的氣溫非常的低,可以說是歷史以來最低的一年,道路結冰,車輛停止通行等等的事件,就在最近網上播出有一個小伙在零下16度挑站舌頭舔鋼管,這是一個非常奇怪的現象,那麼有的人就會問了小伙零下16度挑戰舌頭舔鋼管,冬天北方的鐵為什麼是甜的?因為溫度低的原因,是鋼管的表面附著得大量的冰雹,冰雹里又含有一些化學物質,所以當舔起來的時候就會是甜的。
冬天是一年中最冷的一個季節,這個季節可以看到我們想看的雪花,可以看到令我們感到害怕的冰雹,可以讓我們感受到一年中最冷的時候,在冬天我們一出門就要穿上大棉襖,棉鞋,因為遠離這些東西我們整個人都是冷的,而且還特別的容易生病,所以冬天是一個令人感到害怕和喜歡的季節,就像零下16度的溫度一個小伙挑站用舌頭舔鋼管,卻發現鋼管表面是甜的,這個小伙就是對冬天的一種喜愛才會在零下16度依然用舌頭去舔冰冷的鋼管,這是對冬天的熱愛和喜歡。
9. 冰雹是怎樣形成的
冰雹(Hail)也叫「雹」,俗稱雹子,「霸子」,有的地區叫「冷子」(如徐州,甘肅等地),夏季或春夏之交最為常見。它是一些小如綠豆、黃豆,大似栗子、雞蛋的冰粒。
當地表的水被太陽曝曬汽化,然後上升到了空中,許許多多的水蒸氣在一起,凝聚成雲,此時相對濕度為100%,當遇到冷空氣則液化,以空氣中的塵埃為凝結核,形成雨滴(熱帶雨)或冰晶(中緯度雨),越來越大,當氣溫降到一定程度時,空氣的水汽過飽和,於是就下雨了,要是遇到冷空氣而沒有凝結核,水蒸氣就凝結成冰或雪,就是下雪了,如果溫度急劇下降,就會結成較大的冰團,也就是冰雹。
中國除廣東、湖南、湖北、福建、江西等冰雹較少外,各地每年都會受到不同程度的雹災。尤其是北方的山區及丘陵地區,地形復雜,天氣多變,冰雹多,受害重,對農業危害很大。猛烈的冰雹打毀莊稼,損壞房屋,人被砸傷、牲畜被砸死的情況也常常發生;特大的冰雹甚至比柚子還大,會致人死亡、毀壞大片農田和樹木、摧毀建築物和車輛等。具有強大的殺傷力。雹災是中國嚴重災害之一。
形成條件
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並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的生長條件。
雹核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,這里主要由冰晶、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,而那裡的上升氣流較弱,當它支托不住增長大了的冰雹時,冰雹便在上升氣流里下落,在下落中不斷地並合冰晶、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,重復上述的生長過程。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、含水量和其它條件的差異,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,它就從雲中落了下來,成為我們所看到的冰雹了。
(9)冰雹里有哪些化學物質擴展閱讀
防雹措施
我國是世界上人工防雹較早的國家之一。由於我國雹災嚴重,所以防雹工作得到了政府的重視和支持。已有許多省建立了長期試驗點,並進行了嚴謹的試驗,取得了不少有價值的科研成果。開展人工防雹,使其向人們期望的方向發展,達到減輕災害的目的。常用的方法有:
1、用火箭、高炮或飛機直接把碘化銀、碘化鉛、乾冰等催化劑送到雲里去;
2、在地面上把碘化銀、碘化鉛、乾冰等催化劑在積雨雲形成以前送到自由大氣里,讓這些物質在雹雲里起雹胚增多,冰雹變小;
3、在地面上向雹雲放火箭打高炮,或在飛機上對雹雲放火箭、投炸彈,以破壞對雹雲的水分輸送;
4、用火箭、高炮向暖雲部分撒凝結核,使雲形成降水,以減少雲中的水分;在冷雲部分撒冰核,以抑制雹胚增長。
10. 空中降下冰塊——冰雹的成因和危害是怎麼樣的
冰雹也叫「雹」,俗稱雹子,有的地區叫「冷子」,夏季或春夏之交最為常見。它是一些小如綠豆、黃豆,大似栗子、雞蛋的冰粒。我國除廣東、湖南、湖北、福建、江西等省冰雹較少外,各地每年都會受到不同程度的雹災,尤其是北方的山區及丘陵地區,地形復雜,天氣多變,冰雹多,受害重,對農業危害很大。猛烈的冰雹打毀莊稼,損壞房屋,人被砸傷、牲畜被砸死的情況也常常發生;特大的冰雹甚至能比柚子還大,會致人死亡、毀壞大片農田和樹木、摧毀建築物和車輛等,具有強大的殺傷力。
空中降下冰塊——冰雹
冰雹是一種固態降水物。系圓球形或圓錐形的冰塊,由透明層和不透明層相間組成。直徑一般為5~50毫米,最大的可達10厘米以上。雹的直徑越大,破壞力就越大。冰雹常砸壞莊稼,威脅人畜安全,是一種嚴重的自然災害。冰雹來自對流特別旺盛的對流雲(積雨雲)中。雲中的上升氣流要比一般雷雨雲強,小冰雹是在對流雲內由雹胚上下數次和過冷水滴碰並而增長起來的,當雲中的上升氣流支托不住時就下降到地面。大冰雹是在具有一支很強的斜升氣流、液態水的含量很充沛的雷暴雲中產生的。每次降雹的范圍都很小,一般寬度為幾米到幾千米,長度為20~30千米,所以民間有「雹打一條線」的說法。冰雹主要發生在中緯度大陸地區,通常山區多於平原,內陸多於沿海。中國的降雹多發生在春、夏、秋三季,4~7月約占發生總數的70%。比較嚴重的雹災區有甘肅南部、隴東地區、陰山山脈、太行山區和川滇兩省的西部地區。
因此,我們很有必要了解冰雹災害時空動盪格局以及冰雹災害所造成的損失情況,從而更好地防治冰雹災害,減少經濟損失。
冰雹的形成
冰雹和雨、雪一樣都是從雲里「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℃左右。我們知道在一定溫度下,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0℃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,飄浮於空中便成了雲。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而形成各種不同雲狀,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,只有干對流。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4~5千米。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10千米左右,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3層:①最下面一層溫度在0℃以上,由水滴組成;②中間溫度為0~-20℃,由過冷卻水滴、冰晶和雪花組成;③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。這里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。
冰雹和雨、雪一樣,都是從雲里掉下來的,它是從積雨雲中降落下來的一種固態降水。
冰雹的形成需要以下幾個條件:
(1)大氣中必須有相當厚的不穩定層存在。
(2)積雨雲必須發展到能使個別大水滴凍結的高度(一般認為溫度達-12~-16℃)。
(3)要有強的風切變。
(4)雲的垂直厚度不能小於6~8千米。
(5)積雨雲內含水量豐富。一般為3~8克/立方米,在最大上升速度的上方有一個液態過冷卻水的累積帶。
(6)雲內應有傾斜的、強烈而不均勻的上升氣流,一般在10~20米/秒以上。
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並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,這里主要由冰晶、雪花和少量過冷水滴組成,雹核與它們黏並凍結就形成一個不透明的冰層。這時冰雹已長大,而那裡的上升氣流較弱,當它支托不住增長大了的冰雹時,冰雹便在上升氣流里下落,在下落中不斷地並合冰晶、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,重復上述的生長過程。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、含水量和其它條件的差異,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,它就從雲中落了下來,成為我們所看到的冰雹了。
冰雹的特徵
總的說來,冰雹有以下幾個特徵:
(1)局地性強,每次冰雹的影響范圍一般寬約幾十米到數千米,長約數百米到十多千米;(2)歷時短,一次狂風暴雨或降雹時間一般只有2~10分鍾,少數在30分鍾以上;(3)受地形影響顯著,地形越復雜,冰雹越易發生;(4)年際變化大,在同一地區,有的年份連續發生多次,有的年份發生次數很少,甚至不發生;(5)發生區域廣,從亞熱帶到溫帶的廣大氣候區內均可發生,但以溫帶地區發生次數居多。
冰雹的分類根據一次降雹過程中,多數冰雹(一般冰雹)直徑、降雹累計時間和積雹厚度,將冰雹分為3級。
(1)輕雹:多數冰雹直徑不超過0.5厘米,累計降雹時間不超過10分鍾,地面積雹厚度不超過2厘米;(2)中雹:多數冰雹直徑0.5~2.0厘米,累計降雹時間10~30分鍾,地面積雹厚度2~5厘米;(3)重雹:多數冰雹直徑2.0厘米以上,累計降雹時間30分鍾以上,地面積雹厚度5厘米以上。
冰雹的危害
冰雹災害是由強對流天氣系統引起的一種劇烈的氣象災害,它出現的范圍雖然較小,時間也比較短促,但來勢猛、強度大,並常常伴隨著狂風、強降水、急劇降溫等陣發性災害性天氣過程。中國是冰雹災害頻繁發生的國家,冰雹每年都給農業、建築、通訊、電力、交通以及人民生命財產帶來巨大損失。據有關資料統計,我國每年因冰雹所造成的經濟損失達幾億元甚至幾十億元。
冰雹危害作物
許多人在雷暴天氣中曾遭遇過冰雹,通常這些冰雹最大不會超過壘球大小,它們從暴風雨雲層中落下。然而,有的時候冰雹的體積卻很大,曾經有128千克的冰雹從天空中降落,當它們落在地面上會分裂成許多小塊。最神秘的是天空無雲層狀態下巨大的冰雹從天垂直下落,曾有許多事件證實飛機機翼遭受冰雹襲擊,目前,科學家仍無法解釋為什麼會出現如此巨大的冰雹。
冰雹的防治(1)預報。20世紀80年代以來,隨著天氣雷達、衛星雲圖接收、計算機和通信傳輸等先進設備在氣象業務中大量使用,大大提高了對冰雹活動的跟蹤監測能力。當地氣象台(站)發現冰雹天氣,立即向可能影響的氣象台、站通報。各級氣象部門將現代化的氣象科學技術與長期積累的預報經驗相結合,綜合預報冰雹的發生、發展、強度、范圍及危害,使預報准確率不斷提高。為了盡可能提早將冰雹預警信息傳送到各級政府領導和群眾中去,各級氣象部門通過各地電台、電視台、電話、微機服務終端和災害性天氣警報系統等媒體發布「警報」、「緊急警報」,使社會各界和廣大人民群眾提前採取防禦措施,避免和減輕了災害損失,取得了明顯的社會和經濟效益。
(2)防治。我國是世界上人工防雹較早的國家之一。由於我國雹災嚴重,所以防雹工作得到了政府的重視和支持。目前,已有許多省建立了長期試驗點,並進行了嚴謹的試驗,取得了不少有價值的科研成果。開展人工防雹,使其向人們期望的方向發展,達到減輕災害的目的。目前常用的方法有:①用火箭、高炮或飛機直接把碘化銀、碘化鉛、乾冰等催化劑送到雲里去。②在地面上把碘化銀、碘化鉛、乾冰等催化劑在積雨雲形成以前送到自由大氣里,讓這些物質在雹雲里起雹胚作用,使雹胚增多,冰雹變小。③在地面上向雹雲放火箭打高炮,或在飛機上對雹雲放火箭、投炸彈,以破壞對雹雲的水分輸送。④用火箭、高炮向暖雲部分撒凝結核,使雲形成降水,以減少雲中的水分;在冷雲部分撒冰核,以抑制雹胚增長。
(3)農業防雹措施。常用方法有:①在多雹地帶,種植牧草和樹木,增加森林面積,改善地貌環境,破壞雹雲條件,達到減少雹災目的;②增種抗雹和恢復能力強的農作物;③成熟的作物及時搶收;④多雹災地區降雹季節,農民下地隨身攜帶防雹工具,如竹籃、柳條筐等,以減少人身傷亡。