“變異”降水 ——冰雹

文｜王建民 鄭秀文 高宏偉

冰雹的加工廠

冰雹的產(chǎn)生離不開冰雹云這個加工廠，冰雹云的產(chǎn)生需一定的條件和過程。夏季，晴朗的日子里，午后火辣辣的太陽直射大地，大地聚集的巨大熱量迅速傳導給地面空氣，地面空氣受熱體積膨脹、重量變輕，不斷升高擴散，周圍較重的冷空氣則乘機源源不斷地向地面下降補充，形成了空氣對流。

變熱的空氣里面含有大量水汽，水汽被上升氣流持續(xù)推送到一定高度，隨著高度升高，溫度逐漸降低，空氣變冷了，水蒸氣就漸漸凝結成小水滴。剛開始許許多多的小水滴在高空形成了底部平坦、上部隆起、呈饅頭狀的單體云朵，人們形象地稱作“饅頭云”，氣象學叫作“淡積云”。

云朵源源不斷地受到地面上升空氣的補充和推動，使云體像發(fā)酵的面團一樣不斷膨脹，頂部一團一團向外向上隆起，狀如菜花，人們形象地稱之為“菜花云”，氣象學叫“濃積云”。隨著對流不斷加強，濃積云會乘勢繼續(xù)發(fā)展，云端頂部的溫度因高度升高降到0 ℃以下，此時的水滴并未形成過冷卻水滴。

隨著對流的增強，云體繼續(xù)快速發(fā)展，當升到七八千米甚至九千米以上的高空，云體隨高度升高，氣溫逐漸下降，當云的上部幾乎全為冰晶組成時，云頂向上發(fā)展受阻只好迅速向四周擴散，中間的云層由冰晶和過冷卻水滴混合而成，底層由水滴組成，隨著堆積的水滴越來越多，云底部變得又濃又黑，氣象學稱作“積雨云”。有積雨云，可能會下雷陣雨，但并不意味著一定下冰雹；如果下冰雹，一定離不開積雨云。能下冰雹的積雨云人們習慣稱作“冰雹云”。

冰雹云比一般的積雨云云層較低，但云頂卻比積雨云高，少則八九千米，多則超過萬米，冰雹云云體高大而厚實，云體發(fā)展特別快、特別旺盛。當冰雹云出現(xiàn)時，天空黑壓壓的如傍晚來臨，若從側面看冰雹云底部常呈現(xiàn)黃紅色，云中往往會出現(xiàn)橫閃并伴隨著沉悶的雷聲，像推石磨發(fā)出的“隆隆”聲音。

冰雹的形成

任何事物的形成都需具備一定的條件，由小到大發(fā)展是一個循序漸進的過程。冰雹按其形成過程首先是形成胚胎，胚胎逐漸發(fā)展成小雹，小雹反復發(fā)展成為大雹。其形成過程基本如下：胚胎是冰雹形成的萌芽階段，沒有這個胚胎就無法形成冰雹。如果把一個冰雹從中間分開，從其剖面就可以看見，冰雹胚胎就是冰雹最里面白而不透明的球狀小珠，它是無光澤、不光滑的球狀小珠，大小在2～5毫米。云底部不斷增長的水滴在上升途中成為過冷卻水滴，它們或者跟冰晶、雪花融合在一起，或者自然凍結形成冰雹的最初胚胎。

小雹以軟雹為核，是表面透明、中心不透明的白色冰珠，其直徑小于5毫米。在旺盛的積雨云中，上升氣流時強時弱，小雹上上下下與過冷卻水滴相碰撞，產(chǎn)生凍結，以及和冰晶、雪花黏附，使它裹上一層層冰衣，像滾雪球般不斷滾大，如此反反復復，直到上升氣流無力托住它的時候，便從空中降落到地面，這就是我們見到的冰雹。冰雹的形狀各式各樣，大部分類似球形，特殊情況也有各種不規(guī)則形狀，落地的冰雹體積通常比小雹要大得多，直徑從5毫米到幾厘米或十幾厘米不等，小的如綠豆、黃豆大小，大的可像雞蛋、拳頭，甚至更大。

冰雹產(chǎn)生于冰雹云中，冰雹云是發(fā)展特別強盛的積雨云，它是由水滴、冰晶和雪花組成的。

冰雹形成需要同時具備幾個條件：首先，冰雹云發(fā)展得特別旺盛，垂直厚度高，一般要超過8千米，因為只有在這樣的高空，溫度才會比較低，過冷卻水滴才能自然凍結，產(chǎn)生適量的冰雹胚胎，否則冰雹無從生成。其次，冰雹云中必須具有足夠強烈的上升氣流，能夠托住冰雹，使冰雹在長大之前不會提前掉落。按科學測算，在冰雹云中上升氣流速度必須要在15米/秒以上才行。冰雹一般出現(xiàn)的范圍并不大，大多呈帶狀分布，老百姓有“雹打隔畔田”“雹打一條線”的說法。

冰雹的出現(xiàn)

冰雹不僅性子急，脾氣也很怪。冰雹出現(xiàn)的地點一般北方多南方少，山區(qū)多平原少，內陸多沿海少。冰雹的分布特征和大規(guī)模冷空氣活動及地形有很大的關系。山西省一帶極鋒急流活動頻繁，地形地貌多樣，高山、丘陵、盆地起伏較大，森林和地表植物覆蓋率相差很大，炎熱的夏季地面受熱極不均勻，極易形成局地強對流天氣，有利于冰雹的形成和發(fā)展，因此山西冰雹天氣較多，尤其五臺山、恒山、呂梁山、太行山、管涔山、蘆芽山以西山區(qū)等地，忻定盆地、雁北盆地是冰雹多發(fā)地帶。

冰雹一般出現(xiàn)在下午到傍晚，因為這個時間段大氣層結極不穩(wěn)定，冷暖空氣活動頻繁，對流作用是一天中最強的。冰雹天氣一般來得快、去得也快，有時僅幾分鐘，有時持續(xù)十幾分鐘，不會像下雨能持續(xù)幾小時、幾十小時。

山西歷史上1—12月均有降冰雹的記載，但一般出現(xiàn)在4—11月，4月冰雹多出現(xiàn)于運城、臨汾、晉城、長治等地區(qū)，5月多出現(xiàn)在忻州及以北地區(qū)，6月各地冰雹普遍增多，多出現(xiàn)于恒山、五臺山、蘆芽山和神池、五寨、寧武、岢嵐等地。7月多出現(xiàn)在雁北北部。山西的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)主要集中于5—9月，而冰雹主要出現(xiàn)在6—8月，因而雹災對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響很大。

冰雹的應對

冰雹是北方較為嚴重的氣象災害，它對農(nóng)業(yè)的危害雖然不像干旱、澇災等影響時間長、面積大，但由于它的形成和發(fā)展快，來勢兇猛，往往伴隨著大風、雷電等，破壞力強，且雹災發(fā)生季節(jié)正是農(nóng)作物、蔬菜和果品生長發(fā)育的主要階段，一旦有雹災常常會給一些地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴重損失，甚至會導致蔬菜減收、果品絕產(chǎn)、糧食顆粒無收。

隨著人類認識自然、改造自然的能力逐漸增強以及科學技術的快速發(fā)展，氣象部門在不斷加強對雹災形成原理及規(guī)律的研究，積極開展人工防雹消雹，為地方經(jīng)濟建設作出貢獻。

所謂人工防雹，是指人們利用科技改變冰雹生成過程或破壞生成的大冰雹以達到消除或減輕冰雹降落地面的目的而采取的方法。通常，實施消雹作業(yè)主要有兩種方法。一為催化法：用高炮或火箭將裝有碘化銀的彈頭發(fā)射到冰雹云中，以噴焰或爆炸的方式播撒碘化銀，制造適量的冰核、冰晶，形成雹胚時會消耗大量的過冷云滴，使所有的雹胚都無法長大。冰雹下降時有的會融化，就形成了水滴，或者變成小冰雹，讓冰雹大的變小，小的變沒。第二種方法為爆炸法：用高炮、火箭、焰彈等在冰雹云中爆炸，產(chǎn)生沖擊波，使云中還沒有形成足夠大的冰雹就被降落下來；另一方面，使云中雹胚快速增加，迅速減少周圍水汽，阻止冰雹繼續(xù)增大。