一次降雹过程的雹块微物理分析

一、引言人们对冰雹的认识是从研究降落到地面的雹块开始的.通过分析雹块的大小和形状,得到雹块的外观特征;通过分析雹块的内部结构,获得雹块的一些微物理特性.雹块的外观特征和微物理特性在一定程度上反映了雹块在雹云中的生长过程,因此,冰雹微物理     

圆锥形雹块微结构的分析研究

冰雹微结构的研究是冰雹微物理研究的基础,它对成雹机制的研究、冰雹数值模拟以及人工抑制冰雹等都具有一定的价值。利斯特(List)、麦克林(Macklin)、雷伊(Rye)、列维(Levi)等对冰雹的晶体和气泡结构进行了许多实验研究。徐家骝、施文全、李子华等对我国雹块的微结构也作过许多分析。但以上工作多研究球形雹块,对圆锥形雹块的系统分析工作尚不多见。     

旬邑冰雹云的数值模拟及累积带特征

在中国科学院大气物理研究所三维完全弹性冰雹云模式的基础上,把雨滴冻结过程作了进一步改进,增加了雨滴冻结成霰的过程.并利用改进后的模式模拟了陕西省旬邑县1999年7月17日的冰雹云个例,发现该例雹云中冰雹胚胎主要是冻滴,在雹云发展的初期阶段雹云中存在过冷雨水累积带,并且该处是雹胚产生的主要区域,雹块的增长主要通过雹与云水的碰并过程增长.对旬邑县1997～1999年14例冰雹云过程的模拟结果表明,旬邑冰雹云中冰雹胚胎以冻滴为主,绝大多数冰雹云都存在过冷雨水累积带,累积带维持时间约6 min,厚度4 km左右.     

圆锥形雹块生长方程和热平衡方程的初步研究

1982年6—7月,新疆昭苏地区取得的10586个雹块样品和1013个冰雹切片中,圆锥形雹块占59％.本文分析了圆锥形雹块的结构特征,提出了它在云中的生长方式.由此推导了圆锥形雹块的生长方程和热平衡方程,并从中得出云中临界有效含水量公式和垂直气流速度的表达式.这些工作为研究圆锥形雹块的生长过程提供了理论依据.     

圆锥形冰雹下落末速度的实验研究

冰雹下落末速度是冰雹物理学的一个重要的运动学参数。我国新疆地区降雹中以圆锥形雹块最多,但对圆锥形冰雹自由下落末速度的研究却不多见。本文用实验方法测量了圆锥形雹块模型的下落末速度,并推导了用几何特征量表示的圆锥形冰雹下落末速度公式。实验和理论研究结果表明,圆锥形冰雹下落末速度与圆球形冰雹不同,它不是冰雹质量或大小的单一函数,而是其质量和形状参量(如锥角、底面曲率等)的函数。     

一次特大冰雹的雹谱分析

根据1982年8月1日发生在新疆克拉玛依市乌尔禾地区的一次特大冰雹所获得的大量雹谱资料，分析研究了这次特大冰雹的雹谱及其分布特征，给出了这次特大冰雹和雹块尺度、浓度、谱分布的基本测值，并探讨了它们与降雹云体的相互关系。     

雹块微物理和雹云单体关系的初步探讨

雹块微结构中包含着有关雹块在云内生长情况和雹云本身的某些信息。它们之间的关系有些已被认识,更多的还没有被人们所认识。 为揭示雹块微物理和雹云单体的相互关系,1982年夏天我们在新疆昭苏地区开展了雹块微结构和雹云宏观特征的配合探测,取得了一定数量资料。本文根据同年7月4个降雹日(7日、13日、16日、19日)的雷达回波和500多个冰雹切片资料,着重分析了冰雹的胚胎类型,提出了比较细微的雹胚分类标准;并在这个基础上,研究了雹胚类型统计特征和雹云单体的关系,发现复合单体和弱单体的雹胚类型分布有着较明显的差别。     

形形色色的冰雹

冰雹简称"雹块",固体降水物的一种.其单体称为"雹块",是直径大于5毫米的园球形或园锥形(也有不规则的)冰块.冰雹是以雹胚为核心,撞冻碰併大量过冷水滴而形成的.在含水量小的云区内生成不透明层,在含水量大的云区生成透明层或"海绵"层.雹块降自发展十分强烈的雷雨云.这种云又黑又厚,含水量大,上升、下降气流强,几经翻滚折腾,那雹胚有如小孩玩滚雪球似的,越滚越大,下降到地表面,     

冰雹微结构的分析研究

本文根据新疆昭苏地区五次雹暴的51个雹块切片的偏振光和透射光照片研究,获得了该地区的三种冰雹微结构类型,指出了我国这一地区冰雹微结构的冰晶、气泡、层次和雹胚的特征,最后研究了降雹时的雨滴谱变化和雹谱特征。     

玛纳斯冰雹微物理个例分析

1984年6月3日玛纳斯县城受到一次强冰雹袭击,最大雹块尺度为2.2厘米,给当地农业生产造成了一定的损失.在当天08时天气图上,新疆北部处在高空低压槽区前部,且受西南气流控制.阿胃滩机场16时单站无线电探空资料表明,700hpa高度以上有3-4公里厚度的不稳定能量区.这些条件都有利于强冰雹对流天气的产生.本文将分析这次降雹的雹块微物理特征,推估冰雹生长的大致情况.     

松原市两次强冰雹过程消雹对比及效果评估

利用718天气雷达对2007年7月6日午后出现在松原市境内不同地点的两次强冰雹天气过程进行了跟踪监测,结合松原市冰雹云模式,通过对两块强冰雹云进行消雹与否的比较,以及同一雷达回波消雹前后参数特征的变化分析,对消雹效果进行了评估。结果表明：在冰雹云旺盛发展阶段进行积极的消雹作业能使冰雹云快速消散,减少成核机率,大大减少大冰雹发生概率,经济效益非常可观。     

青海东部一次强冰雹的微结构及生长机制研究

2004年8月18日青海省东北部大通、互助出现一次强降雹过程,利用多普勒雷达观测资料分析了冰雹云生长过程并利用现场观测的雹谱和收集的雹块进行了冰晶、气泡结构和同位素研究分析。结果表明:雹谱呈双峰型,雹块呈锥状,少数为椭圆体。冰雹切片中,雹胚以霰为主;雹块按生长方式分为四层,中间两层冰晶最长、厚度较大,表明这两个层次是这次降雹雹块的主要生长区,其生长高度较低、温度较高,生长厚度较大。锥形雹块的气泡以径向纹理为主,近似于椭圆形的雹块中的气泡以纬向纹理为主。雹块中的气泡浓度分布皆呈单峰型,气泡谱宽不超过100μm。雹块透明、不透明层气泡浓度不完全一致,有所起伏。对各层氘同位素的测量结果表明,雹块生长温度相应在-10.0~-24.0℃,生长高度相应在4.5~9.0 km(海拔高度),雹块在相对湿融的气层中,上、下翻滚增长,与冰晶分析的结果基本一致。     

《冰雹微物理和成雹机制》新书简介

徐家骝同志撰写的《冰雹微物理和成雹机制》一书即将由农业出版社出版。这是国内关于这方面内容的第一部著作,全书约14万字,共分七章。第一章至第五章叙述了雹块微结构、雹质点动力学和热力学等微物理方面的研究成果,内容比较系统。著者还介绍了一些他本人的观测分析工作:雹块层次结构和由此推测的生长条件;由高山站的软雹谱推论降水泡结构;雹块和软雹的形态分类和末速度公式等。在目前还不能解决直接进云观     

西藏冰雹的观测

1981年6—7月间,我们在西藏高原地区考察云物理特征时,对西藏地区降雹实况,应用了摄影的方法,拍摄了冰雹云降落的雹块,分析了冰雹谱分布和冰雹结构,同时也收集了几个台站历年观测冰雹的资料。经分析研究,对西藏高原冰雹云和冰雹结构等特征得到了初步的结果。     

双线偏振多普勒天气雷达估测混合区降雨和降雹方法的理论研究

利用冰雹形状和空间取向的模型及降雹和降雨的滴谱分布,分析了C波段双线偏振雷达探测的降雨和冰雹的反射率因子ZH、差反射率因子ZDR和差传播相移KDp的取值范围,及混合区降水中不同大小的降雨降雹强度对这些参量的贡献.结果表明:对于C波段双线偏振雷达来讲,当降雹达到一定强度后,反射率因子反而随降雹强度的增大而减小,反射率因子和降雹强度不一定是一一对应关系,降雹的KDp与相态、空间取向和雹块的尺度均有关系.在混合性降水中,ZH的主要贡献来自冰雹,而KDp主要取决于降雨的大小,降雨和降雹对ZDR均有明显的影响,降雨的ZH和KDP有比较好的对应关系.在此基础上给出了利用ZH、ZDR和KDp定量估测相态混合区冰雹和降雨对应的反射率因子、降雨强度的方法,并从滴谱变化、雷达探测精度和冰雹对KDp的影响分析了这种方法的估测精度.     

青海东部一次强冰雹的微结构及生长机制研究

2004年8月18日,青海省东北部大通、互助出现一次强降雹过程,利用多普勒雷达观测资料分析了冰雹云生长过程;利用现场观测的雹谱和收集的雹块,进行冰晶、气泡结构和同位素研究分析,结果表明:雹谱呈双峰型,雹块呈锥状,少数为椭圆体。冰雹切片中,雹胚以霰为主;雹块按生长方式分为四层,中间两层冰晶最长、厚度较大,表明这两个层次是这次降雹雹块的主要生长区,其生长高度较低、温度较高,生长厚度较大。锥形雹块的气泡以径向纹理为主;近似于椭圆形的雹块中的气泡以纬向纹理为主。雹块中的气泡浓度分布皆呈单峰型,气泡谱宽不超过100μm。雹块透明、不透明层气泡浓度不完全一致,有所起伏。对各层氘同位素的测量结果表明,雹块生长温度相应在-10.0--24.0℃,生长高度相应在4.5-9.0km(海拔高度),雹块在相对湿融的气层中,上、下翻滚增长,与冰晶分析的结果基本一致。     

青藏高原东部冰雹形成机理的数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所发展和改进的三维冰雹云模式,对青藏高原东部甘肃省玛曲县的一例冰雹云过程进行了模拟研究。结果表明:玛曲冰雹云中冰雹胚胎以霰胚为主;在地面降水中,固态降水占降水总量的46%,而霰占固态降水的65%,霰主要靠撞冻雨水和云水增长;雹云中存在较弱的过冷雨水累积带,累积带的维持时间也很短,累积带中的过冷雨水有利于雹块的增长,但不起主要作用;雹块的增长主要是通过雹撞冻云水,其次是撞冻雨水增长。     

冰雹云提前识别及预警的研究

利用雷达强回波45 dBZ高度和降雹日08时月平均零度层高度,对1991-2003年宝鸡雷达站观测的165 d 231块对流云数值拟合,得出了识别冰雹云的指标:处于发展中的对流云,雷达强回波45 dBZ高度大于或等于多年降雹日08时零度层月平均值的2.9 km,将有冰雹酝酿形成.对降雹造成灾害的雷达回波分析表明:雷达强回波的45 dBZ平均底部越高、提前识别的时间越长,顶部越高距离降雹时间越短,冰雹的形成是雷达强回波从云体的中部开始向上下扩展而成.该识别冰雹云方法对单体降雹平均提前识别12 min,而对超级单体平均提前识别18 min,对多单体、飑线中超级单体的降雹具有提前预警的作用,平均提前预警时间22 min.     

西昌一次降雹过程的数值模拟研究

利用三维冰雹云模式,对2013年4月29日四川西昌的一次降雹过程进行了数值模拟。模拟结果显示:该例冰雹云存在过冷雨水累积带;霰是冰雹的主要胚胎,雹块主要通过撞冻云水增长,其次是撞冻霰增长;模拟区域内液态降水量和固态降水量分别占地面总降水量的52%和48%,冰雹占固态降水94%;通过对该例雹云中冰晶、雪、霰、冻滴的微物理过程分析发现,在雹云发展的不同阶段,冰雹的形成机制不同。     

关于冰雹的形成和预报简介

陕西是多雹地区,冰雹多在五——九月出现,它常给工农业生产和人民生命财产造成巨大损失,是我们必须研究并与其斗争的一种灾害性天气。冰雹是怎样形成的呢?简单地说就是近地面的水汽上升凝结成云,在云中形成许多过冷却大水滴、然后增长成冰雹。当然,实际形成的过程远比这复杂得多,但大致上主要有二种过程:一是霰粒→冰丸→雹块;另一种是大水滴→雹胚→雹块。