冰雹的形成特性及人工影响

　　摘要 阐述了冰雹的形成过程、分类、特性及主要活动路径，分析了冰雹云的形态特点及判断方法，并提出了人工防雹措施，以期减轻冰雹灾害造成的损失。　　关键词 冰雹；形成；特性；冰雹云；识别；人工防雹　　中图分类号 P458.1+21.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）19-0244-02　　冰雹是世界上很多地方经常出现的一种自然灾害，每年对农业、牧业、交通运输等方面造成的损失相当巨大[1-6]。　　1 冰雹的形成过程　　冰雹产生于雷雨云中，在夏季晴天，地面受热，贴近地面一层空气温度升高，空气受热体积膨胀变轻、上升，形成上升气流。其空出的位置就由周围的冷空气补充，形成热力对流，受热的空气和地面蒸发的水蒸气慢慢升高，上升过程中温度不断下降，一团干空气平均上升100 m温度下降1 ℃，当升到一定高度，空气中水蒸气凝结成小水珠，悬浮在空中，就是人们看到的云彩。云底部扁平顶部隆起像馒头叫积云，如果空气中水蒸汽很多，上升气流强，积云越长越大，顶部不断向上耸起，像山峰或菜花状，是浓积云。浓积云再向上发展顶部温度低于0 ℃，云中的小水珠一部分结成小冰粒或小雪花，另一部分水珠虽然温度低于0 ℃，但仍未冻结形成过冷却水珠，云再向高空发展温度更低，过冷却水珠也冻了起来，这时云的上部几乎均由冰粒和雪花组成，中部有小冰粒和小雪花组成，底层由小水珠组成，云彩的垂直厚度达6 km以上，云中上升气流和下沉气流都很强，看到云彩里上下翻滚的很厉害，由于剧烈的上下运动，云中的水珠、冰粒、雪花互相摩擦生电，产生雷电现象，这样的云彩就是雷雨云，气象上叫积雨云。山脉的阻挡和冷空气入侵把原来的暖湿空气急剧抬升，也形成积云和积雨云，冰雹就是产生在特别旺盛的雷雨云中，当雷雨云发展到零度线以上时，一些较大的过冷却水珠冻结成冰粒，连同上升气流被带到高空，与云中的冷却水珠、冰雪花互相碰撞合并不断增大，由于高空温度很低（-30～-20 ℃）使其粘附的水珠、冰粒迅速冻结在一起，原来停留在空隙的空气未跑出，形成一个白色不透明的冰核，即雹心，冰雹由雹心逐渐增大而成。　　形成的雹心被强烈的上升气流托住，当上升气流减弱或遇到云中有规则的下沉气流时，雹心因其本身的重量下落，下落过程中又和许多过冷却水珠、冰粒、雪花碰撞合并，体积越来越大，当下落到零度线以下时，温度越来越高，其表层开始融化并吸附更多的水珠，当它再度遇到强烈的上升气流时，又被带到高空，表面温度逐渐降低慢慢的冻起来，雹心又形成一层透明的冰壳，反复上下运动多次，越滚越大，形成一个明暗相间的大冰球。当重量增大到上升气流托不住时，掉到地面上，即为冰雹。　　2 冰雹的分类　　冰雹是从发展强烈的对流云降下的固态降水物，冰雹的形态有各种各样的，有球形、圆锥形、椭圆形和不规则形。根据大小可分冰雹、软雹、冰丸、霰。冰雹指直径5 mm以上的固态降水物，结构较硬，比重较大，着地后反跳，核心常是不透明的胚胎，外表由透明和不透明的冰层交替包围组成，可以造成较大的危害。软雹是冰雹的一种，为含有较多液态水而成海绵状的雹块，结构较松软，着地易铺开或破碎，不易反跳，造成危害小。冰丸为直径5 mm以下的固态冰球或其他形状冰块，结构较坚硬，着地可以反跳，也称小冰雹。霰为直径2～5 mm的乳白色或白色不透明颗粒状固态降水物，结构松软着地易碎，常成球形、圆锥形。它类似米雪，米雪是直径1 mm以下的固态降水物。　　3 冰雹的特性　　一是地区性。冰雹是许多地方经常出现的一种局部性灾害性天气，在我国青藏高原、祁连山区、长白山区是多雹地区，山区多与平原，内陆多于沿海，中纬度多于低纬度；全球以北纬25°～55°为多雹带，北纬40°附近更集中。吉林地区地处北纬42°～46°，正是多雹区。冰雹在地理分布上的特点是山区多，丘陵次之，平原较少。二是季节性。吉林省是3月下旬至11月初结束，其中以春末夏初和夏末秋初冰雹活动较为频繁，即6月初至9月末。三是时间性。据气象资料统计，永吉县地区以午后到傍晚易降雹（12：00—18：00）；冰雹有玉米粒大小，鸡蛋大的少见，再大的更少见；降雹时间一般几分钟至几十分钟，较大范围的冰雹形势下，可持续几天出现降雹。　　4 吉林地区冰雹的主要活动路径　　冰雹是局地性灾害天气，除天气形势外，地形和下垫面状况对降雹的影响很大，冰雹多起源于重叠的山区，沙丘和地势比较高的爬坡地带。一般山区冰雹路线比较固定，有“雹走老路”的说法。平原地区地形开阔，冰雹云的走向主要受高空引导气流影响，活动路线比山区摆动的范围大。吉林地区雹线分12支：①榆树—莲花—太平—天德—水曲柳—永胜；②两家子—土城子—乌拉街—缸窑—二道—小城子—新安—榆树沟；③溪河—二道—小城子—新安—榆树沟；④五常县—平安—金马；⑤两家子—土城子—乌拉街—江密峰—老爷岭—新站—前进；⑥河湾子—桦皮厂—孤店子—江密峰—老爷岭—新站—乌林；⑦金家—岔路河—一拉溪—蒐登站—吉林市；⑧黄榆—大岗子—西阳—口前；⑨黄榆—双河镇—五里河；⑩黄榆—官马—呼兰镇—桦甸镇—红石—夹皮沟；{11}驿马—榆木桥子—横道河子—常山；{12}辉南县—细林—黑石—桦甸镇。　　5 冰雹云的形态特点　　宏观识别冰雹云，根据长期以来积累的关于冰雹云经验，一般冰雹云的云体比积雨云更加庞大，云顶高耸，突起并发展成砧状、鬃状，云底较平、较低，呈灰黑色的波纹状，常出现滚轴状结构，有无数小云泡翻滚，好似浓烟一股股往上冒，云底附近有较破碎而松散的碎雨云飞快移动。冰雹云的云层很厚，阳光中波长较长的黄红光才能通过云层，云体上部的冰晶对阳光的散射使云底黑中带黄或红黄色，即谚语说的“黑云黄边子或黑云黄梢子，就要下雹子”。另外，雷雨云中若有2块或2块以上云体互相靠近合并，又猛烈发展，也容易出现冰雹，人们称该现象为“云打架，雹要下。” 　　6 冰雹云的判断方法　　6.1 形　　看云的形状，雹云的云底较低，云体高耸、庞大，云顶很高，有无数小云泡翻滚。呈砧状，有的像倒立扫帚，底部常呈滚轴状、乳房状结构，云底有破碎而松散的碎云，飞快地移动。　　6.2 色　　看云的颜色，云底灰黑，有时云中呈黑中带黄或红。黑色是日光透不过浓厚的乌云所致；白色是云体对日光无选择发散或反射的结果；由于云内对流很强，空气运动剧烈，卷进许多尘土，云色混浊发黄。另外，雹云中含有大量水滴和冰雹、水汽凝结物，其半径变化较大，太阳光通过云层时产生散射、折射作用，使雹云带有不同色彩。　　6.3 声　　听雷的声音和云的吼声，雷雨云的雷声清脆，冰雹云的雷声低沉而连续，俗称拉磨雷或闷雷，因为雹云中多横闪形成的。冰雹云吼声是云中千百万个雪珠 和冰雹在翻腾是与空气相对运动产生的声音，仿佛在空中挥动细棒发出的呼呼的声音。　　6.4 光电　　看闪电的形状和颜色，冰雹云放电多为横枝状，连续闪电，夜间雹云闪电多发红色光。谚语：“纵闪雨多，横闪雹多。”　　6.5 风　　冰雹来临之前风向转西北或北风，风力加大。降雹前，冷暖空气汇合造成强大的辐合上升气流，空气中上下对流运动很旺盛，下层空气大量涌向高空，在高空大量堆积后又向外扩散，地面所承受的空气重量大量减少，大气压降得很低，四周空气涌来流向低压区，就刮起大风（风：空气的水平流动）。此外，冰雹云的前部空气温度高，密度小，气压低；后部空气温度低，密度大，气压高。前后大气压差高，空气流动快。因此，云中形成强大的下沉气流，故降雹前经常要刮大风。　　7 人工防雹措施　　防雹就是干扰和破坏冰雹的形成。利用三七高炮或火箭将碘化银粉末与炸药或红磷的混合物送入冰雹云层爆炸，产生很强的冲击波和声波，由于冲击波振动，促使云中水珠相互碰撞，小水珠合并成大水珠，成为雨降落到地面；冲击波和声波干扰和破坏过冷水珠的存在，影响过冷水珠的数量和大小，防止冰雹的生成。人工防雹就是利用一个或多个炮点在上一级防雹部门指导下独立或联合作业，通过炮击云头、云腰、云和并部、猛打回头云等，利用声波和冲击波使大冰雹变成小冰雹；冰雹变成软冰雹或霰，有效地减轻冰雹对人类的危害。　　8 参考文献　　[1] 张红梅，陈颖，邓丽萍.2011年龙岩市北部两次冰雹过程分析[J].气象研究与应用，2010，32（S2）：31-33，43.　　[2] 唐觊，闰中帅.黑龙江省冰雹的气候及空间分布特征[J].黑龙江气象，2012，29（1）：7-9.　　[3] 蒲金涌，尤志刚，李建国，等.天水市雹灾对粮食作物生产影响的风险评价[J].中国农学通报，2012，28（8）：282-286.　　[4] 陈静.一次冰雹天气特征及人工防雹对策[J].内蒙古气象，2011（6）：41-42，55.　　[5] 曹立新，刘新强，张磊，等.1998—2008年阿克苏地区冰雹的时空分布特征及防御对策[J].沙漠与绿洲气象，2009（2）：21-24.　　[6] 热苏里·阿布都拉，瓦黑提·阿扎买提，麦丽开·沙海提，等.奎—玛两河流域冰雹灾害时空分布规律及特征分析[J].沙漠与绿洲气象，2007（3）：37-40.