炎熱夏天為何會下冰疙瘩
光明日報記者 崔興毅
6月12日下午至夜間,北京市大部分地區(qū)出現(xiàn)雷陣雨天氣,雨量分布極不均勻,東北部及通州北部達暴雨量級,局地大暴雨。延慶、懷柔、密云、平谷、順義、昌平、通州、朝陽、大興、豐臺、房山多區(qū)局地出現(xiàn)冰雹,最大冰雹直徑5厘米。
不少市民拍到,密密麻麻的冰雹落在窗戶上,發(fā)出清脆的響聲,有的地方地面上覆蓋了厚厚的一層。一些農(nóng)戶的蔬菜大棚遭受損失,室外停放的汽車也不能幸免,擋風(fēng)玻璃被“轟”成篩子,有的甚至整個被砸碎。
北京此次冰雹為何又大又密
據(jù)北京市氣象臺首席預(yù)報員翟亮介紹,北京周末連續(xù)兩天的強對流天氣,均受高空冷渦系統(tǒng)影響,冷渦配合大氣中的水汽輸送,在不穩(wěn)定大氣層結(jié)條件下,形成了逆時針旋轉(zhuǎn)的螺旋雨帶,雨帶內(nèi)強烈發(fā)展的對流風(fēng)暴,給北京帶來了短時強降水、冰雹、雷暴、大風(fēng)等強對流天氣。
具體來說,6月11日和12日的強對流天氣過程又有所差異,11日由于高空缺乏足夠的干冷空氣介入,強對流天氣的類型主要以短時強降雨為主。相反,12日由于冷渦旋轉(zhuǎn)過程中,高空帶來明顯的干冷空氣,造成高低空溫差進一步加大,對流不穩(wěn)定層結(jié)急劇增強,0℃層和-20℃層高度下降到非常有利于冰雹形成的高度,在低空切變線等中尺度天氣系統(tǒng)觸發(fā)對流后,對流風(fēng)暴迅速發(fā)展并加強,造成北京地區(qū)多地出現(xiàn)明顯冰雹等災(zāi)害性天氣。
記者了解到,冷渦相當(dāng)于一個冷空氣的聚集地,這個冷性渦旋旋轉(zhuǎn)著“闖入”暖空氣地盤后,被暖空氣“包圍”,最終形成一個冷渦。冷渦一年四季都會出現(xiàn),在夏季最活躍。對北京來說,冰雹每年的高發(fā)期就是6月中下旬,因為相比主汛期,這個時候處于盛夏之前,大氣中的溫度層結(jié)還沒有那么暖,空中容易有干冷空氣下來,有助于冰雹形成。
據(jù)介紹,接下來兩天,冷渦系統(tǒng)逐漸東移,但北京仍未擺脫其影響,多雷雨天氣,午后至傍晚為雷雨多發(fā)時段,降雨云團分散,局地性強。
夏季冰雹是如何形成的
北京六月下冰雹也登上了熱搜,網(wǎng)友們感嘆冰雹個頭大小的同時,也困惑于夏季形成冰雹的原因。
雖然冰雹里有個“冰”字,但其實,這種天氣現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在炎熱的夏季。冰雹主要出現(xiàn)在5至9月,這5個月的總雹日占全年雹日的80%以上,其中又以6月為冰雹盛行月。
冰雹出生和成長的地方,位于云層中-10℃到-30℃之間的部分。在這里,有大量的過冷水滴隨著氣流飄動,而其中較大的過冷水滴通過凍結(jié)、凇附、凝華,形成了固態(tài)雹胚。雹胚形成以后,在不穩(wěn)定能量所致的強烈上升氣流的推動下不斷運動,繼續(xù)吸收兼并附近的水滴,或利用自身表面的潮濕水膜,“捕獲”周圍的細小冰晶或冰粒子,從而不斷成長。
冰雹要想長大,需要足夠厚的-10℃到-30℃云層,也需要對流運動提供能量。冰雹通過0℃云層后會在墜落過程中不斷融化。0℃云層相對較低也是出現(xiàn)大冰雹的必要條件。
春夏季節(jié),天氣轉(zhuǎn)暖,太陽把大地烤得滾燙,近地面極易形成不穩(wěn)定的濕熱空氣。當(dāng)高空有弱冷空氣時,“上冷下暖”容易引起空氣的強烈對流,濕熱空氣迅速上升,為冰雹的形成創(chuàng)造了極佳的條件。
而在冬季,近地面氣溫很低,不易產(chǎn)生強大的快速上升氣流,所以冰雹在冬季很難形成。
中央氣象臺首席預(yù)報員方翀指出,我國出現(xiàn)的冰雹大多還是以直徑20毫米以下為主,尤其在冰雹頻發(fā)的高原地區(qū),多數(shù)情況均為5毫米左右甚至更小的小冰雹。但在一些對流發(fā)展非常強的過程中,也會出現(xiàn)直徑達30毫米至50毫米的大冰雹,50毫米以上的冰雹則較為罕見。
一次冰雹過程會持續(xù)多長時間?方翀說,冰雹過程的持續(xù)時間較短,一般僅為2分鐘至10分鐘,少數(shù)情況下可持續(xù)十幾分鐘;高原地區(qū)的冰雹過程有時持續(xù)時間更長一些,少數(shù)可達30分鐘以上。
單次冰雹過程的影響范圍也不大,一般為寬約幾十米到數(shù)千米、長約數(shù)百米到十余千米的地帶。正是因為冰雹“來去匆匆”,亦具有局地性,針對冰雹天氣的精準預(yù)報一直都是難題。
出現(xiàn)冰雹天氣是否存在“時間規(guī)律”?盡管一天內(nèi)任何時間均有可能降雹,但分析相關(guān)資料可知,我國各地在一天當(dāng)中有一個相對集中的降雹時段:大部分地區(qū)降雹時間70%集中在13時到19時,以14時到16時之間為最多。湖南西部、四川盆地、湖北西部一帶降雹多集中在夜間,青藏高原上的一些地方多在中午降雹。
平均每年會出現(xiàn)多少次冰雹天氣?方翀表示,分析1981年至2010年全國756個基本基準站冰雹觀測資料統(tǒng)計結(jié)果后發(fā)現(xiàn),我國黃淮、江淮、江南、華南及四川盆地的大部分地區(qū)年平均冰雹次數(shù)在1天以下,而湘西地區(qū)年平均冰雹次數(shù)在1天至3天左右;東北、華北北部、西南地區(qū)東南部的年平均冰雹次數(shù)約為1天至3天;冰雹高發(fā)區(qū)位于西藏中北部、青海南部和川西高原等海拔高度較高的站點,年平均次數(shù)在10次至15次以上,最高達35次。
我國發(fā)生冰雹次數(shù)最多的省份為西藏,但多為小冰雹,致災(zāi)性并不強。除高原地區(qū)外,北方發(fā)生冰雹較多的省份有甘肅、山西、河北等,年平均次數(shù)在2次至7次左右;南方冰雹災(zāi)害較嚴重的省份則為貴州、云南、湖南等地,年平均冰雹次數(shù)在2次至4次左右。
一般來講,當(dāng)冰雹直徑較大、過程持續(xù)時間較長、與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵期相吻合時,冰雹天氣的致災(zāi)性會比較強。
我們可以防御冰雹嗎
作為防御冰雹的重要手段之一,人工防雹作業(yè)能有效避免和減輕冰雹災(zāi)害,對防災(zāi)減災(zāi)有積極的作用。人工防雹的主要原理是什么?在作業(yè)過程中有哪些需要注意的事項?為何有時冰雹還是防不勝防?
許多事物的產(chǎn)生都要經(jīng)過“胚胎”孕育的過程,冰雹也不例外?!叭斯し辣⒁龅木褪峭ㄟ^各種途徑抑制雹胚的生長,使雹胚降落不到地面上,也就形成不了冰雹災(zāi)害?!敝袊鴼庀缶秩斯び绊懱鞖庵行难芯繂T姚展予表示,目前,在冰雹生長的各個環(huán)節(jié),都可以采取一些技術(shù)手段來抑制冰雹形成。
比如說,可以采取動力學(xué)方法在云內(nèi)引發(fā)下沉氣流,抑制強對流發(fā)展,從而抑制雹胚生長;可以向正在發(fā)展的雹云中大量播撒人工冰核,通過冰晶核化作用和凝華、碰凍增長,迅速形成很多人工雹胚,并與自然雹胚“爭食”云中的過冷水,從而抑制雹胚的生長和發(fā)展。
姚展予表示,目前人工防雹作業(yè)主要采取的是后一種方法,即通過地面的火箭或高炮來發(fā)射含有碘化銀的火箭彈、炮彈,把它們發(fā)射到云中合適的位置,產(chǎn)生過量的人工冰核,通過“爭食”云中的過冷水達到防雹的目的。
開展人工防雹作業(yè),首先要進行天氣研判,尤其是夏季,在對流發(fā)展比較旺盛時要特別注意對對流單體的監(jiān)控與分析。一旦判定天氣條件可能產(chǎn)生冰雹,就應(yīng)立即向空管部門申請空域,在空域允許的前提下及時開展防雹作業(yè)?!伴_展防雹作業(yè),有三點應(yīng)當(dāng)特別注意:及時、到位和足量?!币φ褂杼貏e強調(diào)了防雹作業(yè)的關(guān)鍵點。
從雹胚的產(chǎn)生、發(fā)展到降落至地面形成冰雹災(zāi)害,往往只需要20分鐘左右的時間,如果作業(yè)晚了,冰雹就會落地形成災(zāi)害,因此防雹作業(yè)一定要“及時”。作業(yè)時,火箭彈或炮彈一定要打到對流云中上升氣流的通道上,這樣播撒的碘化銀才能隨上升氣流向上運動,通過冰晶核化作用和凝華、碰凍增長形成人工雹胚,因此防雹作業(yè)一定要“到位”?!白懔俊笔菑娬{(diào)防雹作業(yè)一定要“過量播撒”,這樣才能產(chǎn)生大量的人工雹胚與自然雹胚“爭食”云中的過冷水,從而抑制雹胚的生長和發(fā)展。
廣西柳州融安縣曾遭遇強降雨冰雹天氣,不少雨棚和汽車擋風(fēng)玻璃被砸壞,并損毀了部分歷史古跡;貴州貴陽也曾因冰雹襲擊,造成直接經(jīng)濟損失2900萬元,4.6萬畝農(nóng)作物受雹災(zāi)影響……實際上,類似的案例還有很多,那么,既然有人工防雹技術(shù),為何冰雹災(zāi)害仍然經(jīng)常發(fā)生呢?
“冰雹是一種比較復(fù)雜的天氣現(xiàn)象,對冰雹云的形成及其移動路徑,各地雖然有一定的統(tǒng)計經(jīng)驗,但局地突發(fā)性強對流天氣還是會經(jīng)常發(fā)生,對冰雹的準確預(yù)報非常困難,因此容易產(chǎn)生冰雹災(zāi)害?!币φ褂杞忉?。目前,一些地方的人工影響天氣作業(yè)點的布局不夠合理,當(dāng)冰雹云產(chǎn)生時,有些地方?jīng)]有防雹作業(yè)能力或者作業(yè)準備不到位、不充分,就可能影響了防雹的實效。
另外,當(dāng)產(chǎn)生了冰雹云需要防雹作業(yè)時,如果空域申請困難,就無法及時開展人工防雹作業(yè)?!翱傊?,很多主客觀原因都可能影響防雹工作實效?!币φ褂枵f,因此,各地氣象部門應(yīng)“苦練內(nèi)功”,提高強對流天氣預(yù)報的及時性和準確率,科學(xué)合理地布局人工影響天氣作業(yè)點,增強人工防雹效果。
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