是指在高空中的水蒸气遇到冷空气凝华成的小冰粒,又称雪丸或软雹,俗称雪珠。是由雪状结构的冰相粒子组成的固态
降水,它是雪晶接触到过冷云滴后凝结而成的,形态比冰雹松散,但比雪稍紧实。霰呈白色不透明的圆锥形或球形颗粒,直径约2~5mm,质地松脆易碎,降落在硬地上时多会反弹。霰作为一种固态降水,多在冬春季节的下雪前或下雪时出现,降霰时常显阵性。
霰的记载最早出现在《诗经·小雅·頍弁》:“如彼雨(yù)雪,先集维霰。”是说像下雨一样,先有细粒的霰结合起来,才有大片大片的雪花落下。所以降霰通常是降雪的前奏。
产生机制
形成条件
空气中存在相当厚、极不稳定的大气层。这样强的上升运动,完全靠大气不稳定的能量释放而获得。所以极不稳定的大气层越厚,越有利于降雹。积雨云必须发展到能使个别大水滴冻结的高度(一般认为温度达-16~-12℃)。还要有强的风切变。并且云的垂直厚度不能小于6~8千米。积雨云内含水量丰富,一般为3~8克/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。云内应有倾斜的、强烈而不均匀的上升气流,一般在10~20米/秒或以上。
形成过程
霰是由云中
冰晶与过冷却云滴碰并而形成,颜色不透明,疏松易碎。因为霰在下降过程中前部接触云滴的机会较多,所以常表现为圆锥形。但霰如果在下降中不断转动,就呈现球形。霰的直径2~5mm,其降落速度较快,其着硬地反跳明显。
霰常出现在冬春季节的下雪前,多产生于积雨云中,有时积云性层积云也可降霰,其多呈阵性。霰的形成机制与雾凇类似,当冰晶与过冷水滴在一定的大气条件下会共存,在温度低于冰点、甚至-40℃时仍有可能呈液态。当雪冰与过冷水滴碰撞,过冷水滴会冻结于
冰晶的表面,这个过程称为淞附或撞冻,当碰撞过程持续到看不出原本冰晶外形时即称为霰。
云中的上升气流比一般雷雨云强,常达15~20米/秒以上。当上升气流比较强时,它把云的下部水滴带到云的中上层,水滴便很快变冷,凝固成小冰晶。小冰晶在下降过程中,跟过冷水滴碰撞后,就在小冰晶身上冻结成为一层不透明的冰核,这就形成了冰雹胚胎。由于冰雹云中气流升降变化很剧烈,冰雹胚胎就这样在空中上下翻滚,附着更多的过冷水滴,累积增大。一旦滚成大的冰雹,上升气流不再能支撑它的重量时,就会下落。
形态结构
霰的结构较一般的雪及微粒更为密实,是外覆的霜所造成。它的密度在0.9克/立方厘米左右,与透明冰相差无几。从剖面可看出,它常呈透明与不透明相间的多层结构,在雹块中心有构成雹的初始胚胎,它们可以是软雹、小雹或冻滴。雹块中有一个可以分辨出来的生长中心,叫作雹胚,常为白色不透明的,也有透明的。雹胚外包有透明或者透明和不透明相间的冰层,一般有4~5层,最多可达20多层。有的雹块表面光滑,有的带疙瘩。霰的形状可分为五种类型:圆球形、椭球形、圆锥形、六角形和不规则形。
注:瘤块状属于球状,因为特殊性单独列出。
霰的形状对比图
主要分类
霰分为冰霰、雪霰。冰霰是透明的小颗粒的冰球,相对冰雹在夏季强对流天气形成而言,冰霰形成在气温较低的非强对流天气,雪霰是白色的非透明的小球,密度相对冰霰较低,其形成是冻雨雨滴与雪花在空中结合而形成。
分布特点
霰的天气现象多发生于中纬度大陆地区,在中国通常北方多于南方,山区多于平原,内陆多于沿海。主要特点是历时短、季节性强。这种分布特征和大规模冷空气活动及地形有关。中国多发生在春、夏、秋三季,4~7月约占发生总数的70%,并随季节的变化逐渐向北推移,2~3月以西南、华南和江南为主,4~6月中旬以江淮流域为主,6月下旬至9月以西北、华北和东北为主。
观测记录
“霰”之前是中国气象局规定的34种地面观测天气现象中的一种,但2014年由于天气现象定义消除了13种,霰在地面观测中的定义也随之被取消。由于霰出现机率不是很大,出现雪暴、霰、米雪、冰粒时,记为雪。这4种天气现象与雨同时出现时,记为雨夹雪。
影响与危害
①霰对降雨的影响。
云在大气水循环和能量平衡中起着重要作用,而霰粒子大量存在于
降水云中,对云的发展和降水起到了主要作用。当雨滴谱形参数增大时,雨水蒸发量先增大后减小,霰与云水的碰撞也减小;当霰谱形参数增大时,主要使霰融化成雨水的量减少,因此导致降水分布以及降水量级的差异。
雷暴云前期发展阶段上升气流较强,更多的水汽被带入高空,云滴自动转化为霰粒子的过程发展较为迅速,霰粒子增多后不断沉降,形成固态降水。与霰有关云的起电机制,主要包括感应起电机制和非感应起电机制。
感应起电机制:在液体水的云中,
冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电和过冷水滴在霰粒上撞冻起电。
非感应起电机制:指大小冰粒子之间碰撞分离后,由于碰撞界面的温差产生的表面接触
电压导致大小粒子间发生电荷转移的起电机制。霰升华不饱和时吸收热量,表面温度比中心温度低,一旦发生碰撞表面的正电荷就会失去,从而带负电荷。霰凝华过饱和时与上面相反,带正电荷。非感应
起电机制是雷雨云中最重要的起电机制。
③霰对农作物和人类生活的影响。
霰是一种正常的天气现象,虽然霰的体积较小,但是对农作物的危害却很大。
陶渊明曾有诗云“常恐霜霰至,零落同草莽”,就言明了霜霰的突降,很容易冻坏农作物,使农作物凋零如草莽。霰对人们的影响主要体现在交通方面。如果霰量过大,会影响道路的行车安全,因为霰可能会使路面变得湿滑。另外,遇到霰这种天气,外出时要戴上口罩,保护好口鼻,防止因细菌的侵入而引发呼吸道疾病。
霰与雪、冰雹区别
霰与雪、冰雹它们的共同点均为固态
降水,但三者之间仍然存在一些差异。
霰与雪的区分:雪多呈六角形,而霰是近似球状或圆锥形;霰个头比较大,直径2~5毫米,着硬地常反跳;霰有点像冰雹,落地会有声音,而雪落地比较安静。霰与雪相比更重,黏性更低。
霰与冰雹的区分:坚硬程度不同,霰落到地上会反弹、易破碎。而冰雹很硬,落撞击地面后弹跳四散。霰白色不透明,冰雹半透明。霰多在冬春季节的下雪前或下雪时出现,而冰雹常出现在对流活动较强的夏秋季节里。此外,霰出现的几率较小,冰雹出现的几率较大。
参考资料
冰雹基础知识.SEVERE WEATHER 101.2023-03-28