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冰雹(天气现象)

冰雹(Hail)也叫“雹”,俗称雹子,“霸子”,有的地区叫“冷子”(如徐州,甘肃等地),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。

当地表的水被太阳曝晒汽化,然后上升到了空中,许许多多的水蒸气在一起,凝聚成云,此时相对湿度为100%,当遇到冷空气则液化,以空气中的尘埃为凝结核,形成雨滴(热带雨)或冰晶(中纬度雨),越来越大,当气温降到一定程度时,空气的水汽过饱和,于是就下雨了,要是遇到冷空气而没有凝结核,水蒸气就凝结成冰或雪,就是下雪了,如果温度急剧下降,就会结成较大的冰团,也就是冰雹。

中国除广东、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、牲畜被砸死的情况也常常发生;特大的冰雹甚至比柚子还大,会致人死亡、毁坏大片农田和树木、摧毁建筑物和车辆等。具有强大的杀伤力。雹灾是中国严重灾害之一。 [1]

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、含水量和其它条件的差异,所以各层厚薄及其它特点也各有不同。最后,当上升气流支撑不住冰雹时,它就从云中落了下来,成为我们所看到的冰雹了。

当云中的雨点遇到猛烈上升的气流,被带到0℃以下的高空时,便液化成小冰珠;气流减弱时,小冰珠回落;当含水汽的上升气流再增大,小冰珠再上升并增大;如此上下翩腾,小冰珠就可能逐渐成为大冰雹,最后落到地面。

①大气中必须有相当厚的不稳定层存在。

②积雨云必须发展到能使个别大水滴冻结的温度(一般认为温度达-12~-16℃)。

③要有强的风切变。

④云的垂直厚度不能小于6~8千米。

⑤积雨云内含水量丰富。一般为3~8 克每立方米,在最大上升速度的上方有一个液态过冷却水的累积带。

⑥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。

①局地性强,每次冰雹的影响范围一般宽约几十米到数千米,长约数百米到十多千米。

②历时短,一次狂风暴雨或降雹时间一般只有2~10分钟,少数在30分钟以上。

③受地形影响显著,地形越复杂,冰雹越易发生。

④年际变化大,在同一地区,有的年份连续发生多次,有的年份发生次数很少,甚至不发生。 [2]

⑤发生区域广,从亚热带到温带的广大气候区内均可发生,但以温带地区发生次数居多。主要发生在中纬度大陆地区,通常北方多于南方,山区多于平原,内陆多于沿海。这种分布特征和大规模冷空气活动及地形有关。我国雹灾严重的区域有甘肃南部、陇东地区、阴山山脉、太行山区和川滇两省的西部地区。

⑥季节性,冰雹大多出现在4月~10月。在这段时期,暖空气活跃,冷空气活动频繁,冰雹容易产生。一般而言,我国的降雹多发生在春、夏、秋3季。

⑦时间性,从每天出现的时间看,在下午到傍 晚为最多,因为这段时间的对流作用最强。降雹的持续时间都不长,一般仅几分钟,也有持续十几分钟的。 [1]

冰雹活动不仅与天气系统有关,而且受地形、地貌的影响也很大。我国地域辽阔,地形复杂,地貌差异也很大,而且我国有世界上最大的高原,使大气环流也变得复杂了。因此,我国冰雹天气波及范围大,冰雹灾害地域广。根据有关资料对中国冰雹灾害的空间格局进行对比分析,有下述四方面的认识。

(1)雹灾波及范围广。虽然冰雹灾害是一个小尺度的灾害事件,但是我国大部分地区有冰雹灾害,几乎全部的省份都或多或少地有冰雹成灾的记录,受灾的县数接近全国县数的一半,这充分说明了冰雹灾害的分布相当广泛。

(2)冰雹灾害分布的离散性强。大多数降雹落点为个别县、区。

(3)冰雹灾害分布的局地性明显。冰雹灾害多发生在某些特定的地段,特别是青藏高原以东的山前地段和农业区域,这与冰雹灾害形成的条件密切相关。

(4)中国冰雹灾害的总体分布格局是中东部多,西部少,空间分布呈现一区域、两条带、七个中心的格局(图3)。其中一区域是指包括我国长江以北、燕山一线以南、青藏高原以东的地区,是中国雹灾的多发区;两带指中国第一级阶梯外缘雹灾多发带(特别是以东地区)和第二级阶梯东缘及以东地区雹灾多发带,是中国多雹灾带;七个中心指散布在两个多雹带中的若干雹灾多发中心:东北高值区、华北高值区、鄂豫高值区、南岭高值区、川东鄂西湘西高值区、甘青东高值区、喀什阿克苏高值区。

中国冰雹的孕灾环境与致灾因子分析

从区域自然灾害系统论角度理解,冰雹灾害是冰雹的孕灾环境与致灾因子、受灾体相互作用所形成的灾害。降雹与暴雨都是强对流天气过程,受地形约束,常相伴发生,因此暴雨和地形成为冰雹灾害孕灾环境的主要因素。冰雹灾害的强弱及区域分异首先取决于降雹的特点,从我国降雹的区域分布看,降雹高值区呈现一区两带的特点:一区指青藏高原多雹区;两带指南方多雹带和北方多雹带,前者主要分布在海拔1000~2000米的云贵高原,向东延伸到湘西、川鄂边界,后者从青藏高原的北部出祁连山、六盘山经黄土高原和内蒙古高原连接。中国冰雹成害的区域分异与冰雹致灾(降雹)的区域分异相比较,有明显的向东、向南、向西扩展的趋势,具有以下三个明显的差异。其一,从大区域看,冰雹灾害多发区和冰雹致灾最高频区截然不同,前者为人口稠密的华北长江中下游一带,后者则为人口稀少的青藏高原地区。其二,冰雹成害与致灾均存在两条多发带,但前者较后者位置更偏东,特别是在东部形成南北向的多雹灾带。其三是多雹灾区域均位于多降雹带内,且呈现团块状分布。由此可见,我国冰雹灾害的区域分异深受人类活动范围的影响,呈现中东部多、西部少的空间格局特点。再从区域的降雹和雹灾空间分异对比看,降雹仅仅是一个自然过程,受灾体性质的变化使得冰雹致灾的高值区不一定是成灾高值区。虽然受灾体并不是造成灾情的直接动力,但是它使得冰雹灾害的灾情产生相对的扩大或缩小。

中国冰雹最多的地区

中国冰雹最多的地区是青藏高原,例如西藏自治区东北部的黑河(那曲),每年平均有35.9天冰雹(最多年曾下降53天,最少也有23天);其次是班戈31.4天,申扎28.0天,安多27.9天,索县27.6天,均出现在青藏高原。

总体来说,中国冰雹灾害的时间分布是十分广泛的。尽管一日之内任何时间均有降雹,但是在全国各个地区都有一个相对集中的降雹时段。有关资料分析表明,我国大部分地区降雹时间70%集中在地方时13~19时,以14~16时之间为最多。湖南西部、四川盆地、湖北西部一带降雹多集中在夜间,青藏高原上的一些地方多在中午降雹。另外,我国各地降雹也有明显的月份变化,其变化和大气环流的月变化及季风气候特点相一致,降雹区是随着南支急流的北移而北移,而且各个地区降雹的到来要比雨带到来早一个月左右。一般说来,福建、广东、广西、海南、台湾在3~4月,江西、浙江、江苏、上海在3~8月,湖南、贵州、云南一带、新疆的部分地区在4~5月,秦岭、淮河的大部分地区在4~8月,华北地区及西藏部分地区在5~9月,山西、陕西、宁夏等地区在6~8月,广大北方地区在6~7月,青藏高原和其他高山地区在6~9月,为多冰雹月(图4)。另外,由于降雹有非常强的局地性,所以各个地区以至全国年际变化都很大。

中国冰雹灾害的受灾体分析

中国冰雹灾害的区域分异深受受灾体的影响,通过对中国现有冰雹案例进行逐一的归类和分析,研究结果表明:我国冰雹灾害的主要受灾体类型有6大类、20种亚类,其中以粮食作物受灾次数最多。从动态变化角度看,有以下四种亚类值得注意:一是玉米,受灾的位次(与其他作物比)呈现上升,这与我国玉米种植的广泛性以及地膜玉米种植发展有关。通过地膜来提早作物的生长期,无疑加大了冰雹成灾的时间段。二是棉花,受灾次数显著增加,尤其在棉花的一些主要种植区。可见,作物品种和作物面积的变化直接影响到灾情的放大或缩小。三是蔬菜、水果、花卉受灾增加,随着城市化水平的提高,城市边缘带的蔬菜、瓜果、林果、尤其是花卉的发展,加上大棚技术的广泛使用,使其受雹灾发生的几率加大。可见土地经济作物产出的变化直接影响到受灾体的易损性程度。四是通信受灾次数猛增,随着国家通信事业的迅猛发展,特别是近几年网络的兴起,使得冰雹受灾体的易损性放大。

2016年4月9日晚上,广西柳州市市区和6县大部地区出现雷电和暴雨过程,融安、融水2县部分地区出现冰雹灾害,最大冰雹如鸡蛋一样大,不少雨棚和汽车挡风玻璃被砸坏。 [3]

根据一次降雹过程中,多数冰雹(一般冰雹)直径、降雹累计时间和积雹厚度,将冰雹分为3级。

1.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。

2.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。

3.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、暴雨等其他天气过程。中国是冰雹灾害频繁发生的国家,冰雹每年都给农业、建筑、通讯、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。许多人在雷暴天气中曾遭遇过冰雹,通常这些冰雹最大不会超过垒球大小,它们从暴风雨云层中落下。然而,有的时候冰雹的体积却很大,曾经有80磅的冰雹从天空中降落,当它们落在地面上会分裂成许多小块。最神秘的是天空无云层状态下巨大的冰雹从天垂直下落,曾有许多事件证实飞机机翼遭受冰雹袭击,科学家仍无法解释为什么会出现如此巨大的冰雹。

据有关资料统计,我国每年因冰雹造成的经济损失达几亿元甚至几十亿元。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以及多种数值预报模式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预报能力。

冰雹是春夏季节一种对农业生产危害较大的灾害性天气。冰雹出现时,常常伴有大风、剧烈的降温和强雷电现象。一场冰雹袭击,轻者减产,重者绝收。气象台站根据天气图、卫星云图分析和雷达监测,虽能提前作出预报,但准确中仍然不是很理想。经过长期的观察实践,人们总结了一些常见的预测冰雹的经验。

感冷热:如果下雹季节的早晨凉,湿度大,中午太阳辐射强烈,造成空气对流旺盛,则易发展成积雨云而形成冰雹。故有“早晨凉飕飕,午后打破头”、“早晨露水重,后晌冰雹猛”的说法。

辨风向:下雹前常常出现大风而风向变化则烈。农谚有“恶云见风长,冰雹随风落”、“风拧云转、雹子片”等说法。另外如果连续刮南风以后,风向转为西北或北风,风力加大时,则冰雹往往伴随而来因此有“不刮东风不下雨,不刮南风不降雹”之说。

观云态:各地有很多谚语是从云的颜色来说明下冰雹前兆的,例如“不怕云里黑乌乌,就怕云里黑夹红,最怕红黄云下长白虫”,“黑云尾、,冰雹打死羊和牛”,因为冰雹的颜色,先足顶白底黑,然后中部现红,形成白、黑、红乱绞的云丝,云边呈上黄色。从云状为冰雹前兆的说法还有“午后黑云滚成团,风雨冰雹齐来”,“天黄闷热乌云翻,天河水吼防冰雹”等,说明当时空气对流极为旺盛,云块发展迅猛,好象浓烟股股地直往上冲,云层上下前后翻滚,这种云极易降冰雹。

听雷声:雷声沉闷。连绵不断,群众称这种雷为“拉磨雷”。所以有“响雷没有事,闷雷下蛋子”的说法。这是因为冰雹云中横闪比竖闪频数高,范围广,闪电的各部分发出的雷声和回声,混杂在起,听起来有连续不断感觉。

识闪电:一般冰雹云中的闪电大多是云块与云块之间的闪电,即“横闪”,说明云中形成冰雹的过程进行得很厉害。故有“竖闪冒得来,横闪防雹灾”的说法。

看物象:各地看物象测冰雹的经验很多,如贵州有“鸿雁飞得低,冰雹来得急”、“柳叶翻,下雹天”山西有“牛羊中午不卧梁,下午冰雹要提防”、“草心出白珠,下降雹稳”等谚语。要注意以上经验一般不要只据某一条就作定断,而需综合分析运用。

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(站)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领导和群众中去,各级气象部门通过各地电台、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”“紧急警报”,使社会各界和广大人民群众提前采取防御措施,避免和减轻了灾害损失,取得了明显的社会和经济效益。

中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。至2013年,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。

人工防雹常用的方法有

①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;

②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;

③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;

④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。

农业生产常用方法有:

①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;

②增种抗雹和恢复能力强的农作物;

③成熟的作物及时抢收;

④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。

澳大利亚昆士兰省布里斯班遭受30年来最强风暴吹袭,强风及冰雹造成至少39人受伤,有飞机及直升机被吹翻、大量建筑物玻璃窗碎裂、多达9万户停电,估计损失达1亿澳元 [1]

2015年5月6日晚,河南省洛阳市突遭冰雹袭击,并伴有雷雨大风,从网友发布的图片来看,冰雹犹如鸡蛋大小,因冰雹“袭击”,不少停在路边的车玻璃被砸碎,车身也存在不同程度的受损。 [4]

2015年6月11日凌晨,北京市房山区琉璃河镇中东部,遭冰雹袭击,

致村庄受灾严重,农田、果树、蔬菜等受损。其中路村、北白、南白、石村灾害较为严重,路村杏、葡萄几近绝收,所幸没有人员受伤。昨天,房山区政府官方微博发布消息称,在初步了解灾情后,琉璃河镇有关部门赶赴受灾各村查看灾情。目前,灾害统计工作和农业保险出险工作正在进行中。现场果树几近绝收。 [5]

2016年3月19日至20日,广东韶关、清远多地连续遭遇强降雨和冰雹袭击,其中韶关城区因持续的强降水,导致多个地段出现较为严重的内涝现象。韶关市三防办20日晚通报称,19日19时至20日9时,该市实测雨量达到50毫米以上的站点有28个,时段最大雨量发生在乐昌市黄圃镇97.7毫米,局部出现了1到3厘米的冰雹。20日下午韶关市国土资源局和气象局也于联合发布地质灾害预警信息,多个区域地质灾害预警等级为3级。 [6]

2018年5月15日下午2时许,商洛商南县城及周边镇遭遇短时冰雹袭击,冰雹持续了十多分钟,最大直径40毫米。鸽子蛋般大小冰雹致车辆、树木及农业设施受损,街道被淹。现具体灾情还在进一步统计中。 [7]


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