浅谈大气固态降水的特征
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作者: 张晓娟 程芳芳 明亮
摘 要：降水现象是天气现象的一种，大气以固态形式降落到地球表面上的降水，叫做大气固态降水。它包括雪、霰、米雪、冰粒、冰雹，都是在一定的天气条件下产生的。本文详细地分析了冰雹的成因、灾害时空动荡格局以及冰雹灾害所造成的损失情况，为更好有效地防治冰雹灾害提供条件，减少国民经济损失。
关键词：固态降水；气象条件；水汽饱和；凝结核；强对流；阵性
中图分类号：X517 文献标识码：A
1 概述
水是地球上各种生灵存在的根本，水的变化和运动造就了我们今天的世界。在地球上，水是不断循环运动的，海洋和地面上的水受热蒸发到天空中，这些水汽又随着风运动到别的地方，当它们遇到冷空气，形成降水又重新回到地球表面。这种降水分为两种：一种是液态降水，即下雨；另一种是固态降水，即下雪或下冰雹等。雨、雪、冰雹等是我们常见的天气现象。它们虽然形态各异，但是有着两个最基本的共同点。首先，从它们的化学成分来看，它们都是水。其次，从它们的来源来看，它们都是从空中降落到地面上的。因此，气象上把凡是具有上述两个特点的天气现象都称为降水。由于天空中气象条件和生长环境的差异，造成了形形色色的大气固态降水。下面从固态降水的种类讲起。
2 固态降水的种类
2.1 雪
雪是固态降水，大多是白色不透明的六处分枝的星状、六角形片状结晶，常缓缓飘落，降水强度变化较缓慢。在天气不太冷，温度较高时多成团降落。通常降自雨层云、高层云等云中，降水性质与雨相同。形成降雪必须具备两个条件：
2.1.1 水汽饱和
空气在某一个温度下所能包含的最大水汽量，叫做饱和水汽量。空气达到饱和时的温度叫做露点。饱和的空气冷却到露点以下的温度时，空气里就有多余的水汽变成水滴或冰晶。因为冰面饱和水汽含量比水面要低，所以冰晶生长所要求的水汽饱和程度比水滴要低。也就是说，水滴必须在相对湿度（相对湿度是指空气中的实际水汽压与同温度下空气的饱和水汽压的比值）不小于100%时才能增长；而冰晶往往相对湿度不足100%时也能增长。例如，空气温度为-20℃时，相对湿度只有80%，冰晶就能增长了。气温越低，冰晶增长所需要的湿度越小。因此，在高空低温环境里，冰晶比水滴更容易产生。
2.1.2 空气里必须有凝结核
有人做过试验，如果没有凝结核，空气里的水汽，过饱和到相对湿度500%以上的程度，才有可能凝聚成水滴。但这样大的过饱和现象在自然大气里是不会存在的。所以，如果没有凝结核，地球上就很难能见到雨雪。凝结核是一些悬浮在空中的很微小的固体微粒。最理想的凝结核是那些吸收水分最强的物质微粒。比如说海盐、硫酸、氮和其他一些化学物质的微粒。有时会见到天空中有云，却不见降雪，在这种情况下人们往往采用人工降雪。冬天，固态降水绝大多数是雪花。雪是一种微小的白色的本身没有光泽的冰晶，它是水汽在结晶核上凝华结晶的结果，是降水中的一种最广泛、最普遍、最主要的形式。
天气预报中雪的规定：下雪时水平能见距离超过1000m或24h内的降雪量<2.5mm的降雪称为小雪；下雪时水平能见距离在500～1000m或24h内的降雪量在2.5～5mm的降雪称为中雪；下雪时水平能见距离<500m或24h内的降雪量>5mm的降雪称为大到暴雪。
2.2 霰
霰是白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固态降水，直径2～5mm，下降时常呈阵性，着硬地常反跳，松脆易碎。通常在气温近于0℃时降落，常见于降雪或与雪同时下降。霰产生于扰动强烈的云中，由雪花（或冰晶）和过冷却水滴并合而成，下降时常呈阵性。
2.3 米雪
白色不透明的比较扁长的小颗粒固态降水，直径常<1mm，着硬地不反跳。多降自层云或雾中，由于云层扰动较弱，云中过冷却水滴很小，故形成的米雪直径很小，且降水量不大。
2.4 冰粒
冰粒是透明的丸状或不规则的固态降水，较硬，着硬地一般反跳。直径<5mm。有时内部还有未冻结的水，如被碰碎，则仅剩下破碎的冰壳。冰粒是完全透明坚硬的小冰球，直径通常为1～3mm。因为它是由雨滴冻结而形成的，所以有时表面为一坚硬的冰壳，中间尚有未冻结的水。冰粒也称为冻雨。
2.5 冰雹
雹是坚硬的球形或圆锥形的冰块。雹块中心通常有白色不透明的霰块，称为雹核。雹核周围是一层透明一层不透明交错相间的冰层。只有不透明的雹核和外面一层透明的冰层，直径2～5mm的称为小雹。直径>5mm称为雹。雹的层次可多达10层以上，但最外面的冰层通常是透明的，其表层的形状有时也并不规则。大小差异大，大的直径可达数十毫米。
3 固态降水的区别
3.1 冰粒和冰雹
冰粒不如雨雪天气常见，往往出现在冬季和初春季节转换时节。随着春季来临，还容易出现冰雹天气。冰粒和冰雹外形上看都属于固态降水类天气现象，但从其形成条件和专业气象观测来说，都有显著区别。
3.2 米雪和霰
米雪直径<1mm固态降水，着地不反跳，下降均匀、缓慢、稀疏，多降于雾和层云，大气结稳定。
霰直径在2～5mm，是球形或圆锥形固态降水量，着硬地常反跳，松脆易碎，下降呈阵性，降于积雨云和层积云，大气层结不稳定。
4 固态降水（冰雹）的危害及影响
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、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。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。据有关资料统计，我国每年因冰雹所造成的经济损失达几亿元甚至几十亿元。因此，我们很有必要了解冰雹灾害时空动荡格局以及冰雹灾害所造成的损失情况，从而更好地防治冰雹灾害，减少经济损失。
冰雹是春夏季节一种对农业生产危害较大的灾害性天气。一场冰雹袭击，对农业影响更大，轻者减产，重者绝收。灾害性天气在气象学研究中占有非常突出的位置。在这方面，清楚和认识这些现象特征，为准确地预报灾害性天气及人工影响局部天气提供有利条件，有效地实施人工降水和人工防雹等，为更好地防治洪涝冰雹等自然灾害，从而减少老百姓的经济损失。
作者简介：张晓娟（1984-），女，汉族，河南省郑州市人，本科学历，大气探测工程师，从事地面气象观测工作。
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