作者:崔兴毅 来源:光明日报 发布时间:2022/6/14 9:41:49
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炎热夏天为何会下冰疙瘩

 

6月12日下午至夜间,北京市大部分地区出现雷阵雨天气,雨量分布极不均匀,东北部及通州北部达暴雨量级,局地大暴雨。延庆、怀柔、密云、平谷、顺义、昌平、通州、朝阳、大兴、丰台、房山多区局地出现冰雹,最大冰雹直径5厘米。

不少市民拍到,密密麻麻的冰雹落在窗户上,发出清脆的响声,有的地方地面上覆盖了厚厚的一层。一些农户的蔬菜大棚遭受损失,室外停放的汽车也不能幸免,挡风玻璃被“轰”成筛子,有的甚至整个被砸碎。

北京此次冰雹为何又大又密

据北京市气象台首席预报员翟亮介绍,北京周末连续两天的强对流天气,均受高空冷涡系统影响,冷涡配合大气中的水汽输送,在不稳定大气层结条件下,形成了逆时针旋转的螺旋雨带,雨带内强烈发展的对流风暴,给北京带来了短时强降水、冰雹、雷暴、大风等强对流天气。

具体来说,6月11日和12日的强对流天气过程又有所差异,11日由于高空缺乏足够的干冷空气介入,强对流天气的类型主要以短时强降雨为主。相反,12日由于冷涡旋转过程中,高空带来明显的干冷空气,造成高低空温差进一步加大,对流不稳定层结急剧增强,0℃层和-20℃层高度下降到非常有利于冰雹形成的高度,在低空切变线等中尺度天气系统触发对流后,对流风暴迅速发展并加强,造成北京地区多地出现明显冰雹等灾害性天气。

记者了解到,冷涡相当于一个冷空气的聚集地,这个冷性涡旋旋转着“闯入”暖空气地盘后,被暖空气“包围”,最终形成一个冷涡。冷涡一年四季都会出现,在夏季最活跃。对北京来说,冰雹每年的高发期就是6月中下旬,因为相比主汛期,这个时候处于盛夏之前,大气中的温度层结还没有那么暖,空中容易有干冷空气下来,有助于冰雹形成。

据介绍,接下来两天,冷涡系统逐渐东移,但北京仍未摆脱其影响,多雷雨天气,午后至傍晚为雷雨多发时段,降雨云团分散,局地性强。

夏季冰雹是如何形成的

北京六月下冰雹也登上了热搜,网友们感叹冰雹个头大小的同时,也困惑于夏季形成冰雹的原因。

虽然冰雹里有个“冰”字,但其实,这种天气现象经常发生在炎热的夏季。冰雹主要出现在5至9月,这5个月的总雹日占全年雹日的80%以上,其中又以6月为冰雹盛行月。

冰雹出生和成长的地方,位于云层中-10℃到-30℃之间的部分。在这里,有大量的过冷水滴随着气流飘动,而其中较大的过冷水滴通过冻结、凇附、凝华,形成了固态雹胚。雹胚形成以后,在不稳定能量所致的强烈上升气流的推动下不断运动,继续吸收兼并附近的水滴,或利用自身表面的潮湿水膜,“捕获”周围的细小冰晶或冰粒子,从而不断成长。

冰雹要想长大,需要足够厚的-10℃到-30℃云层,也需要对流运动提供能量。冰雹通过0℃云层后会在坠落过程中不断融化。0℃云层相对较低也是出现大冰雹的必要条件。

春夏季节,天气转暖,太阳把大地烤得滚烫,近地面极易形成不稳定的湿热空气。当高空有弱冷空气时,“上冷下暖”容易引起空气的强烈对流,湿热空气迅速上升,为冰雹的形成创造了极佳的条件。

而在冬季,近地面气温很低,不易产生强大的快速上升气流,所以冰雹在冬季很难形成。

中央气象台首席预报员方翀指出,我国出现的冰雹大多还是以直径20毫米以下为主,尤其在冰雹频发的高原地区,多数情况均为5毫米左右甚至更小的小冰雹。但在一些对流发展非常强的过程中,也会出现直径达30毫米至50毫米的大冰雹,50毫米以上的冰雹则较为罕见。

一次冰雹过程会持续多长时间?方翀说,冰雹过程的持续时间较短,一般仅为2分钟至10分钟,少数情况下可持续十几分钟;高原地区的冰雹过程有时持续时间更长一些,少数可达30分钟以上。

单次冰雹过程的影响范围也不大,一般为宽约几十米到数千米、长约数百米到十余千米的地带。正是因为冰雹“来去匆匆”,亦具有局地性,针对冰雹天气的精准预报一直都是难题。

出现冰雹天气是否存在“时间规律”?尽管一天内任何时间均有可能降雹,但分析相关资料可知,我国各地在一天当中有一个相对集中的降雹时段:大部分地区降雹时间70%集中在13时到19时,以14时到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。

平均每年会出现多少次冰雹天气?方翀表示,分析1981年至2010年全国756个基本基准站冰雹观测资料统计结果后发现,我国黄淮、江淮、江南、华南及四川盆地的大部分地区年平均冰雹次数在1天以下,而湘西地区年平均冰雹次数在1天至3天左右;东北、华北北部、西南地区东南部的年平均冰雹次数约为1天至3天;冰雹高发区位于西藏中北部、青海南部和川西高原等海拔高度较高的站点,年平均次数在10次至15次以上,最高达35次。

我国发生冰雹次数最多的省份为西藏,但多为小冰雹,致灾性并不强。除高原地区外,北方发生冰雹较多的省份有甘肃、山西、河北等,年平均次数在2次至7次左右;南方冰雹灾害较严重的省份则为贵州、云南、湖南等地,年平均冰雹次数在2次至4次左右。

一般来讲,当冰雹直径较大、过程持续时间较长、与农业生产关键期相吻合时,冰雹天气的致灾性会比较强。

我们可以防御冰雹吗

作为防御冰雹的重要手段之一,人工防雹作业能有效避免和减轻冰雹灾害,对防灾减灾有积极的作用。人工防雹的主要原理是什么?在作业过程中有哪些需要注意的事项?为何有时冰雹还是防不胜防?

许多事物的产生都要经过“胚胎”孕育的过程,冰雹也不例外。“人工防雹要做的就是通过各种途径抑制雹胚的生长,使雹胚降落不到地面上,也就形成不了冰雹灾害。”中国气象局人工影响天气中心研究员姚展予表示,目前,在冰雹生长的各个环节,都可以采取一些技术手段来抑制冰雹形成。

比如说,可以采取动力学方法在云内引发下沉气流,抑制强对流发展,从而抑制雹胚生长;可以向正在发展的雹云中大量播撒人工冰核,通过冰晶核化作用和凝华、碰冻增长,迅速形成很多人工雹胚,并与自然雹胚“争食”云中的过冷水,从而抑制雹胚的生长和发展。

姚展予表示,目前人工防雹作业主要采取的是后一种方法,即通过地面的火箭或高炮来发射含有碘化银的火箭弹、炮弹,把它们发射到云中合适的位置,产生过量的人工冰核,通过“争食”云中的过冷水达到防雹的目的。

开展人工防雹作业,首先要进行天气研判,尤其是夏季,在对流发展比较旺盛时要特别注意对对流单体的监控与分析。一旦判定天气条件可能产生冰雹,就应立即向空管部门申请空域,在空域允许的前提下及时开展防雹作业。“开展防雹作业,有三点应当特别注意:及时、到位和足量。”姚展予特别强调了防雹作业的关键点。

从雹胚的产生、发展到降落至地面形成冰雹灾害,往往只需要20分钟左右的时间,如果作业晚了,冰雹就会落地形成灾害,因此防雹作业一定要“及时”。作业时,火箭弹或炮弹一定要打到对流云中上升气流的通道上,这样播撒的碘化银才能随上升气流向上运动,通过冰晶核化作用和凝华、碰冻增长形成人工雹胚,因此防雹作业一定要“到位”。“足量”是强调防雹作业一定要“过量播撒”,这样才能产生大量的人工雹胚与自然雹胚“争食”云中的过冷水,从而抑制雹胚的生长和发展。

广西柳州融安县曾遭遇强降雨冰雹天气,不少雨棚和汽车挡风玻璃被砸坏,并损毁了部分历史古迹;贵州贵阳也曾因冰雹袭击,造成直接经济损失2900万元,4.6万亩农作物受雹灾影响……实际上,类似的案例还有很多,那么,既然有人工防雹技术,为何冰雹灾害仍然经常发生呢?

“冰雹是一种比较复杂的天气现象,对冰雹云的形成及其移动路径,各地虽然有一定的统计经验,但局地突发性强对流天气还是会经常发生,对冰雹的准确预报非常困难,因此容易产生冰雹灾害。”姚展予解释。目前,一些地方的人工影响天气作业点的布局不够合理,当冰雹云产生时,有些地方没有防雹作业能力或者作业准备不到位、不充分,就可能影响了防雹的实效。

另外,当产生了冰雹云需要防雹作业时,如果空域申请困难,就无法及时开展人工防雹作业。“总之,很多主客观原因都可能影响防雹工作实效。”姚展予说,因此,各地气象部门应“苦练内功”,提高强对流天气预报的及时性和准确率,科学合理地布局人工影响天气作业点,增强人工防雹效果。

(本报记者 崔兴毅)

 
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