空氣中的冰滴——冰雹
冰雹是壹種固體降水。它是壹個球形或圓錐形的冰塊，由透明層和不透明層交替組成。直徑壹般5 ~ 50 mm，最大可達10 cm。冰雹直徑越大，破壞力越大。冰雹經常毀壞莊稼，威脅人畜安全。這是壹場嚴重的自然災害。冰雹來自強對流的對流雲(積雨雲)。雲中的上升氣流比壹般雷暴雲中的上升氣流強。小冰雹是由冰雹胚在對流雲中上下幾次碰撞過冷水滴而成長起來的，在雲中上升氣流支持不住時落到地面。強雹是在有強烈上升氣流和豐富液態水的雷暴雲中產生的。每次冰雹的範圍都很小，壹般寬幾米到幾公裏，長20-30公裏，所以民間有“冰雹打壹線”的說法。冰雹主要發生在中緯度大陸地區，通常山區比平原多，內陸比沿海多。我國冰雹多發生在春、夏、秋三季，4-7月約占總量的70%。嚴重冰雹災害地區包括甘肅南部、隴東、陰山山脈、太行山以及四川西部和雲南省。
因此，我們有必要了解冰雹災害的時空湍流格局以及冰雹災害造成的損失，以便更好地預防冰雹災害，減少經濟損失。
冰雹的形成
冰雹像雨雪壹樣，從雲中落下。但是下冰雹的雲是很強的積雨雲，只有特別強的積雨雲才能下冰雹。積雨雲和各種雲壹樣，是由近地面的空氣上升凝結而成的。空氣從地面上升，在上升的過程中，氣壓降低，體積膨脹。如果上升的空氣與周圍沒有熱交換，由於膨脹消耗的能量，空氣溫度會降低。這種溫度變化被稱為絕熱冷卻。根據計算，大氣中空氣每上升100米，由於絕熱變化，溫度就會降低約1℃。我們知道，在壹定的溫度下，空氣中含有的水蒸氣的量是有壹個極限的，達到這個極限就叫做“飽和”。溫度降低後，空氣中可能含有的水蒸氣量會減少。因此，原本不飽和的空氣在上升運動中可能因絕熱冷卻而達到飽和，空氣達到飽和後，多余的水蒸氣會附著在空氣中漂浮的凝結核上，形成水滴。當溫度低於0℃時，多余的水蒸氣會凝結成細小的冰晶。這些水滴和冰晶聚集在壹起，漂浮在空中成為雲。大氣中有不同形式的空氣運動，形成不同形式的雲。對流形成的雲有淺積雲、厚積雲、積雨雲，統稱為積雨雲。它們是孤立的、向上發展的雲，因為對流運動中有向上和向下的運動，往往在上升氣流區形成雲，在下降氣流區成為雲的縫隙，有時還能看到藍天。
積雲因對流強度不同而形成各種雲，雲的大小差異很大。如果雲中對流運動很弱，上升氣流達不到凝結高度，就不會有雲，只有幹對流。如果對流很強，它可以發展成積雲。積雲頂部像西蘭花，由許多輪廓分明的凸狀雲泡組成，雲厚可達4~5公裏。如果對流劇烈，可形成壹片積雨雲，雲底較暗，雲頂發展很高，達到10公裏左右，雲頂邊緣變得模糊，雲頂常膨脹形成鐵砧。壹般積雨雲都可能產生雷暴，但只有當它們特別強，雲很高，雲中有強烈的上升氣體，雲中有大量的水，才會產生冰雹。這種雲通常被稱為冰雹雲。
冰雹雲由水滴、冰晶和雪花組成。壹般有三層:①底層0℃以上，由水滴組成；②中層溫度為0~-20℃，由過冷水滴、冰晶和雪花組成；③頂層溫度在-20℃以下，基本由冰晶和雪花組成。
在冰雹雲中，氣流非常強勁。通常在雲的方向，壹股很強的上升氣流從雲的底部進入，從雲的上部流出。還有壹股向下的氣流從雲後中間流入，從雲底流出。這也是冰雹通常出現的降水區。這兩個有組織的上升氣流與下降氣流和環境之間的氣流相連，所以壹般強冰雹雲中的氣流結構是比較連續的。強勁的上升氣流不僅給冰雹雲輸送了充足的水汽，還支持冰雹粒子留在雲中，使其在降落前生長到相當大的尺寸。
冰雹像雨和雪壹樣，從雲中落下。它是壹種從積雨雲中落下的固體降水。
冰雹的形成需要以下條件:
(1)大氣中壹定有相當厚的不穩定層。
(2)積雨雲必須發展到能凍結單個大水滴的高度(壹般溫度為-12 ~-16℃)。
(3)應有強烈的風切變。
(4)雲的垂直厚度不應小於6 ~ 8公裏。
(5)積雨雲富含水分。壹般為3 ~ 8g/m3，在最大上升速度以上存在液態過冷水的積聚區。
(6)雲中應有壹個傾斜的、強烈的、不均勻的上升氣流，壹般在10 ~ 20m/s以上..
冰雹是如何在冰雹雲中生長的？在冰雹雲中，強勁的上升氣流攜帶著許多大大小小的水滴和冰晶，其中壹些水滴和冰晶融合在壹起，凍結成更大的冰粒。這些粒子和過冷水滴被上升氣流輸送到含水量積累區，可以成為冰雹核心。這些冰雹的初始生長核心在含水量積累區具有良好的生長條件。冰雹隨上升氣流進入生長區後，在水量大、溫度低的區域與過冷水滴碰撞，生長成透明的冰層，然後進入水量少的低溫區，在那裏主要由冰晶、雪花和少量過冷水滴組成，冰雹粘附在它們上面凍結形成不透明的冰層。此時冰雹已經長大，那裏的上升氣流較弱。當它無法支撐不斷增長的冰雹時，冰雹就會在上升氣流中下落，在秋季通過冰晶、雪花和水滴的融合繼續增長。當它落到溫度更高的區域時，撞到它的過冷水滴會形成壹個透明的冰層。此時如果落入另壹個更強的上升氣流區域，冰雹又會上升，重復上述增長過程。就這樣，冰雹透明不透明地生長；由於生長時間、含水量等條件的差異，各層的厚度等特性也不同。最後當上升氣流支撐不住冰雹的時候，就從雲層中落下來，變成了我們看到的冰雹。
冰雹的特征
壹般來說，冰雹有以下特點:
(1)局地性強，每個冰雹的影響範圍壹般約幾十米到幾千米寬，幾百米到十幾千米長；(2)持續時間短，壹次暴雨或冰雹通常只持續2 ~ 10分鐘，少數持續30分鐘以上；(3)受地形影響顯著，地形越復雜，冰雹發生的可能性越大；(4)年際變化大，在同壹地區，有的年份連續發生多次，有的年份發生幾次甚至不發生；(5)發生區域廣，從亞熱帶到溫帶的廣大氣候帶均可發生，但發生頻率多在溫帶。
冰雹的分類根據最大冰雹(壹般冰雹)的直徑、冰雹落下的累計時間和冰雹積累的厚度，將冰雹分為三個等級。
(1)輕雹:大部分冰雹直徑小於0.5cm，累計降雹時間小於10分鐘，地面區域冰雹厚度小於2cm(2)中等冰雹:大部分冰雹冰雹直徑0.5 ~ 2.0厘米，累計降雹時間10 ~ 30分鐘，冰雹厚度2 ~ 5厘米；(3)大冰雹:大部分冰雹直徑大於2.0厘米，累計降雹時間大於30分鐘，冰雹厚度大於5厘米。
冰雹的危害
冰雹災害是由強對流天氣系統引起的壹種嚴重氣象災害。雖然出現的範圍小、時間短，但來勢兇猛、強度大，並常伴有大風、強降水、急劇降溫等突發性災害性天氣過程。中國是壹個冰雹災害頻繁的國家。冰雹每年給農業、建築、通信、電力、交通和人民生命財產帶來巨大損失。據有關統計，我國每年因冰雹造成的經濟損失達數億元甚至數十億元。
冰雹損害莊稼
很多人都遇到過雷雨天氣下冰雹。通常情況下，這些冰雹不會超過壘球的大小，它們從風暴雲中落下。但是，有時冰雹的體積很大。曾經有128公斤的冰雹從天而降，落在地上會裂成很多小塊。最神秘的是，在天空無雲的情況下，巨大的冰雹從天而降。已經有許多事件證實飛機的機翼受到冰雹的襲擊。目前科學家還無法解釋為什麽會出現如此巨大的冰雹。
冰雹防控(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的廣泛應用，跟蹤監測冰雹活動的能力大大提高。當地氣象臺(站)發現冰雹天氣時，應當立即通知可能受影響的氣象臺(站)。各級氣象部門結合現代氣象科學技術和長期積累的預報經驗，對冰雹的發生、發展、強度、範圍、危害等進行綜合預報，不斷提高預報準確率。為了將冰雹預警信息盡早傳遞給各級政府領導和群眾，各級氣象部門通過當地廣播電臺、電視臺、電話、計算機服務終端和災害性天氣預警系統發布“警報”和“緊急警報”，使社會各界和廣大人民群眾提前采取防禦措施，避免和減輕了災害損失，取得了明顯的社會效益和經濟效益。
(2)預防和控制。中國是人工防雹較早的國家之壹。由於我國冰雹災害嚴重，防雹工作得到了政府的重視和支持。目前，許多省份建立了長期實驗場，進行了嚴格的實驗，取得了許多有價值的科研成果。進行人工防雹，使其朝著人們期待的方向發展，達到減災的目的。目前常用的方法有:①用火箭、高射炮或飛機將碘化銀、碘化鉛、幹冰等催化劑直接送入雲中。(2)在地面上，碘化銀、碘化鉛、幹冰等催化劑在積雨雲形成前被送到自由大氣中，使這些物質在雹雲中發揮雹胚的作用，增加雹胚，減少冰雹。(3)向地面的雹雲發射火箭彈和高射炮，或向飛機上的雹雲發射火箭彈和炸彈，破壞向雹雲的水運移。(4)用火箭、高射炮在暖雲上撒凝結核，使雲形成降水，以減少雲中的水分；在冷雲中，散布了壹些冰核來抑制冰雹胚胎的生長。
(3)農業防雹措施。常見的方法有:①在冰雹易發區種草種樹，增加森林面積，改善地貌環境，破壞冰雹雲條件，達到減輕冰雹災害的目的；(2)多種植抗冰雹能力強、恢復力強的作物；③適時收獲成熟作物；(4)在雹災地區的冰雹季節，農民在田間隨身攜帶防雹工具，如竹筐、柳條筐等，以減少人身傷亡。