「趣味知识小百科:自然灾害篇」从天而降的冰雹灾害(冰雹是怎样形成的)

从天而降的冰雹灾害

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冰雹是怎样形成的

冰雹俗称雹子,夏季或春夏之交最为常见,它是一些小如绿豆、黄豆,大似栗子、鸡蛋的冰粒,特大的冰雹比柚子还大。我国除广东、湖南、湖北、福建、江西等省冰雹较少外,各地每年都会受到不同程度的雹灾。

尤其是北方的山区及丘陵地区,地形复杂,天气多变,冰雹多,受害重,对农业危害很大,猛烈的冰雹打毁庄稼,损坏房屋,人被砸伤、牲畜被打死的情况也常常发生。因此,雹灾是我国严重灾害之一。冰雹和雨、雪一样都是从云里掉下来的。不过下冰雹的云是一种发展十分强盛的积雨云,而且只有发展特别旺盛的积雨云才可能降冰雹。

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积雨云和各种云一样都是由地面附近空气上升凝结形成的。空气从地面上升,在上升过程中气压降低,体积膨胀,如果上升空气与周围没有热量交换,由于膨胀消耗能量,空气温度就要降低,这种温度变化称为绝热冷却。

根据计算,在大气中空气每上升100米,因绝热变化会使温度降低1度左右。我们知道,在一定温度下,空气中容纳水汽有一个限度,达到这个限度就称为“饱和”,温度降低后,空气中可能容纳的水汽量就要降低。因此,原来没有饱和的空气在上升运动中由于绝热冷却可能达到饱和,空气达到饱和之后过剩的水汽便附着在飘浮于空中的凝结核上,形成水滴。

当温度低于摄氏零度时,过剩的水汽便会凝华成细小的冰晶。这些水滴和冰晶聚集在一起,飘浮于空中便成了云。

大气中有各种不同形式的空气运动,形成了不同形态的云。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。它们都是一块块孤立向上发展的云块,因为在对流运动中有上升运动和下沉运动,往往在上升气流区形成了云块,而在下沉气流区就成了云的间隙,有时可见蓝天。

积状云因对流强弱不同出一辙形成各种不同云状,它们的云体大小悬殊很大。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,由许多轮廓清晰的凸起云泡构成,云厚可以达4~5千米。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10千米左右,云顶边缘变得模糊起来,云顶还常扩展开来,形成砧状。

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一般积雨云可能产生雷阵雨,而只有发展特别强盛的积雨云,云体十分高大,云中有强烈的上升气体,云内有充沛的水分,才会产生冰雹,这种云通常也称为冰雹云。

冰雹云是由水滴、冰晶和雪花组成的。一般为三层:最下面一层温度在0℃以上,由水滴组成;中间温度为-20℃,由过冷却水滴、冰晶和雪花组成;最上面一层温度在-20℃以下,基本上由冰晶和雪花组成。在冰雹云中气流是很强盛的,通常在云的前进方向,有一股十分强大的上升气流从云底进入,又从云的上部流出。还有一股下沉气流从云后方中层流入,从云底流出。

这里也就是通常出现冰雹的降水区。这两股有组织上升与下沉气流与环境气流连通,所以一般强雹云中气流结构比较持续。强烈的上升气流不仅给雹云输送了充分的水汽,并且支撑冰雹粒子停留在云中,使它长到相当大才降落下来。

在冰雹云中冰雹又是怎样长成的呢?在冰雹云中强烈的上升气流携带着许多大大小小的水滴和冰晶运动着,其中有一些水滴和冰晶并合冻结成较大的冰粒,这些粒子和过冷水滴被上升气流输送到含水量累积区,就可以成为冰雹核心,这些冰雹初始生长的核心在含水量累积区有着良好生长条件。

雹核在上升气流携带下进入生长区后,在水量多、温度不太低的区域与过冷水滴碰并,长成一层透明的冰层,再向上进入水量较少的低温区,这里主要由冰晶、雪花和少量过冷水滴组成,雹核与它们粘并冻结就形成一个不透明的冰层。

这时冰雹已长大,而那里的上升气流较弱,当它支托不住增长大了的冰雹时,冰雹便在上升气流里下落,在下落中不断地并合冰晶、雪花和水滴而继续生长,当它落到较高温度区时,碰并上去的过冷水滴便形成一个透明的冰层。

这时如果落到另一股更强的上升气流区,那么冰雹又将再次上升,重复上述的生长过程。这样冰雹就一层透明一层不透明地增长;由于各次生长的时间、含水量和其他条件的差异,所以各层厚薄及其他特点也各有不同。最后,当上升气流支撑不住冰雹时,它就从云中落下来,成为我们所看到的冰雹了。

冰雹的危害

冰雹灾害是由强对流天气系统引起的一种剧烈的气象灾害,它出现的范围虽然较小,时间也比较短促,但来势猛、强度大,并常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。我国是冰雹灾害频繁发生的国家,冰雹每年都给农业、建筑、通信、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。据有关资料统计,我国每年因冰雹所造成的经济损失达几亿元甚至几十亿元。

冰雹的种类

根据一次降雹过程中,多数冰雹直径、降雹累计时间和积雹厚度,冰雹可以分为3级。

轻雹:多数冰雹直径不超过0.5厘米,累计降雹时间不超过10分钟,地面积雹厚度不超过2厘米。

中雹:多数冰雹直径0.5~2.0厘米,累计降雹时间10~30分钟,地面积雹厚度2~5厘米。

重雹:多数冰雹直径2.0厘米以上,累计降雹时间30分钟以上,地面积雹厚度5厘米以上。

冰雹的防治

冰雹的防治可以采取以下几种措施:

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一是预报。20世纪80年代以来,随着天气雷达、卫星云图接收、计算机和通信传输等先进设备在气象业务中大量使用,大大提高了对冰雹活动的跟踪监测能力。

当地气象台发现冰雹天气,立即向可能影响的气象台、站通报。各级气象部门将现代化的气象科学技术与长期积累的预报经验相结合,综合预报冰雹的发生、发展、强度、范围及危害,使预报准确率不断提高。

为了尽可能提早将冰雹预警信息传送到各级政府和群众中去,各级气象部门可以通过各地电台、电视台、电话、微机服务终端和灾害性天气警报系统等媒体发布“警报”或“紧急警报”,使广大群众提前采取防御措施,避免和减轻灾害损失。

二是防治。我国是世界上人工防雹较早的国家之一。由于我国雹灾严重,所以防雹工作得到了政府的重视和支持。

现在已有许多省建立了长期试验点,并进行了严谨的试验,取得了不少有价值的科研成果。开展人工防雹,使其向人们期望的方向发展,达到减轻灾害的目的。

当前常用的方法有,用火箭、高炮或飞机直接把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂送到云里去;在地面上把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂在积雨云形成以前送到自由大气里,让这些物质在雹云里起雹胚作用,使雹胚增多,冰雹变小。

在地面上向雹云放火箭打高炮,或在飞机上对雹云放火箭、投炸弹,以破坏对雹云的水分输送;用火箭、高炮向暖云部分撒凝结核,使云形成降水,以减少云中的水分。

在冷云部分撒冰核,以抑制雹胚增长。

三是采取多种防雹措施。常用方法有:在多雹地带,种植牧草和树木,增加森林面积,改善地貌环境,破坏雹云条件,达到减少雹灾目的;增种抗雹和恢复能力强的农作物;成熟的作物及时抢收;多雹灾地区降雹季节,农民下地随身携带防雹工具,如竹篮、柳条筐等,以减少人身伤亡。

趣味小百科

2011年6月24日,山西阳城县驾岭乡境内遭遇了一场百年不遇的特大冰雹灾害。这场灾害数量之多,个头之大实属罕见,冰雹最大直径有8~10厘米,持续时间少的10余分钟,长的达到40多分钟,所有居民房屋全部受损漏水,农作物全部绝收,共造成经济损失5270余万元。

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