冰雹是如何形成的？

冰雹是怎样形成的

冰雹，作为一种固态降水物，通常呈现为圆球形或圆锥形的冰块，由透明层和不透明层相间组成。这种天气现象在夏季或春夏交替时最为常见，尤其在温带地区更为频繁。冰雹的形成是一个复杂的过程，涉及多种气象条件和物理现象。

冰雹的形成首先依赖于积雨云的发展。积雨云是一种特殊的云，其内部包含丰富的水汽和强烈的上升气流。当夏季出现积雨云时，云层的顶层上部温度会急剧降低到零下30摄氏度至零下50摄氏度。这种极端的温差为冰雹的形成提供了必要的条件。

在积雨云内部，云层的结构通常分为几个层次。上层云由冰晶组成，下层云则含有过冷水滴，而在更下方的层次中，温度保持在0摄氏度以上，含有大量水滴的温暖层。当冰晶在降落过程中进入过冷水滴层时，水会在冰晶表面冻结，形成白色的冰雹核心。这些核心继续降落到含有水滴的温暖层，水滴再次冻结在冰雹的表面，使其逐渐增大。

冰雹的生长不仅依赖于水滴的冻结，还受到上升气流的影响。积雨云中强烈的上升气流会将云下部不断增长的水滴送到云的中部，形成过冷水滴。同时，下沉气流可将上部的冰晶、雪花带到中部，过冷水滴与冰晶或与雪花碰撞在一起，逐渐增长而形成霰或自然冻结成冻滴。冻滴和霰就是冰雹的核心。由于云中含水量较为丰富，上升和下沉气流在云中不断地起伏运动，大量的过冷水在冻滴上或霰上冻结或凝华，冰雹核就形成了。

冰雹核在云中0℃层随上升和下沉气流不断升降、运动和增大，就像“滚雪球”一样越来越大。这个过程中，冰雹会经历多次冻结和凝华，形成多层结构。当上升气流再也托不住不断增大的冰雹时，冰雹就会降落到地面。冰雹形成的时间很短，一般仅有5—10分钟左右，但其直径可以达到5—50毫米，大的冰雹甚至可以达到30厘米以上。

冰雹的形成需要满足一系列特定的气象条件。首先，大气中必须有相当厚的不稳定层存在。这种不稳定层为冰雹的形成提供了必要的动力条件。其次，积雨云必须发展到能使个别大水滴冻结的高度，一般认为这个高度上的温度应达到零下12摄氏度到零下16摄氏度。如果积云中的温度比较高，可能形成不了冻结情况。第三，要有强的风切变，这样才能够保证冰雹在云层中充分移动和增长。第四，云的垂直厚度不能小于6—8千米，以保证冰雹的充分液化。第五，积雨云内含水量必须丰富，一般为3—8克每立方米，以提供足够的物质来源。最后，云内应有倾斜的、强烈而不均匀的上升气流，一般在10—20米/秒以上，这种上升气流能够支撑冰雹的增长并将其带到更高的高度。

冰雹的形成过程不仅涉及物理现象，还伴随着复杂的物态变化。当云中的雨水遇到冷空气时，会凝华成小冰晶。这些小冰晶在流动过程中逐渐变大，形成了冰雹的初步形态。在冰雹的增长过程中，冰雹与过冷却水滴碰撞，水滴在冰雹表面上冻结，同时释放潜热。这些潜热一部分消耗在冰雹的蒸发和空气的热传导上，一部分使冰雹温度升高。根据云内温度和含水量的不同，冰雹的增长过程可以分为干增长和湿增长两种。

在干增长过程中，云内气温低，含水量也很低，冰雹所能捕获的过冷却水滴并不多，冻结时释放的潜热也不多。这些热量很快扩散到空气中去，过冷却水滴与冰雹碰撞后能很快地冻结，形成不透明的冰层。这种不透明层反映了云内温度低、含水量小的生长条件。

在湿增长过程中，云内含水量充沛，气温较高，冰雹捕获大量的过冷却水滴，冻结时释放出大量的潜热。由于冰雹蒸发与空气的热传导只消耗其中一部分热量，另一部分热量则使冰雹温度升高。最后在冰雹表面上形成一层水膜，由里向外慢慢地冻结，形成透明的冰层。这种透明层反映了云内含水量高、气温高的生成条件。

冰雹的形成还受到地形的影响。地形越复杂，冰雹越易发生。冰雹的发生区域广，从亚热带到温带的广大