人工影响天气作业技术培训教材---(人工防雹)

人工影响天气作业技术培训教材

（人工防雹）上册

农一师三团人武部

二○一二年二月一日

第一章冰雹的物理特性和降雹的时空分布

冰雹是一种严重的气象灾害，具有很大的破坏力，是人工防雹作业的主要对象。研究冰雹的形状、大小、谱分布、内部结构以及雹块增长等物理特性，有助于认识冰雹的形成机制和人工防雹的作业原理。了解自然降雹的时空分布特征，对于认识降雹的自然规律，危害程度以及人工防雹作业的实施具有实际意义。

一、冰雹形成的云物理过程

1、冰雹的概念

冰雹是从冰雹云中降落下来的固态降水物，群众习惯称之雹子、冷子和冰蛋。在现代气象学上，冰雹一词从狭义上讲，系指直径在5以上的固态降水物。从广义上说，它还包括霰（）和冰丸。

霰也称软雹指直径2—5的白色不透明球型或圆锥形粒状冰组合体，结构松散，着地易碎，由冰晶聚合体为中心，外面撞冻大量的过冷水滴。

冰雹也称雹块（雹块通常指一个单一的冰雹个体），指直径5以上的固态降水物，一般较硬，不易压碎，着地可以反跳，它常有一个明显的核（有时也有双核或多核）核心外由1以上厚度的透密与不透明冰层交替包围组成。

2、冰雹形成的云物理过程

冰雹是怎么形成的？简单的说，就是近地面的水汽上升凝结层云，在云中形成霰或冰丸，并和过冷却水滴撞碰增长的雹块。

冰雹形成的云物理过程：1、由水汽到云滴→2、由云滴到雨滴→3、由过冷却水滴到霰粒→4、由霰粒到冰丸至雹块或由大水滴到雹块。

二、冰雹的物理特性

1、冰雹的形状、大小和谱分布

（1）冰雹的形状（冰雹的形状有球形、椭球形、圆锥形和不规则形等。小冰雹多为球形和圆锥形；直径为2—3的中等冰雹多呈椭

球形；直径大于3的大冰雹则常为不规则形。）

（2）冰雹的大小（我国各地的观测资料表明，最常见的冰雹直径在

0.5—2之间，重量在0.1—13g之间）

（3）冰雹的谱分布(冰雹粒子象其他降水粒子一样也具有谱分布。某一时段降雹浓度{单位体积中的个数}随冰雹尺度的分布称为雹

谱。)

2、冰雹的结构

（1）冰雹的胚胎（从冰雹切片中看出，它有一个核心，这个核心就是冰雹胚胎，一个冰雹一般只有一个胚胎，但偶尔也观测到双胚或

多胚，冰雹通常是围绕雹胚而增长的，但雹胚并不一定位于冰雹

中央，也有相当多数的雹胚位于雹块中心的一侧）（2）冰雹的层次结构（在冰雹中，有的层可能中断，有的层可能和邻近的层交错叠加。各层的厚度也不相同。一般说，小冰雹的层厚

1—2，大冰雹的可达4—10。

3、冰雹的下降末速度

（1）冰雹末速度的概念

（2）球形冰雹末速度公式

（3）决定冰雹末速度的几个参数

4、冰雹的增长和融化

（1）冰雹的增长

①冰雹的撞碰增长②冰雹的干增长和湿增长

③冰雹的海绵增长和冰柱增长

（2）冰雹的融化（冰雹降落到0℃层以下高度时开始融化，因此落地冰雹的尺度总小于云中形成时的冰雹。）

三、新疆降雹的时空分布特征

1、降雹的地理分布（降雹北疆多于南疆，西部多于东部，山脉的背风

面多于迎风坡，河谷和山谷地带多于河流下游和开阔的地区。降雹最多的高度，北疆在海拔1000—2400米处，南疆在海拔1200—2600米处。）

2、降雹的范围（降雹的范围除与产生冰雹的云体大小、位置和移动路

径有关外，还与具体的地形有关。热力对流所形成的冰雹，其范围均很小；但与强烈的天气系统相联系的降雹，范围一般较大。由于冰雹云受地形的影响，同一次降雹，雹击带的大小也不一样，有的地方宽，有的地方窄，有的地方甚至出现中断现象。据调查，地形狭窄的山谷和坝区，雹击带较短，宽度较小；地形比较开阔的山谷和坝区，雹击带较长，宽度较大。一条雹击带，一般宽几千米，长几十千米；最宽的有数百千米。）

3、降雹的时间分布

（1）日分布（一天中任何时间都可出现冰雹，以北京时间8—20时

为界，白天降雹多于夜晚，新疆白天降雹时间，基本

上集中在 15—18时。）

4、冰雹云的路径

（1）冰雹云一般都是在山区形成，然后沿山移动或移向平原。有的在移动过程中不断发展、增强、间断降雹（或跳跃式降雹），然

后减弱至消失。

（2）冰雹云的移动方向明显地与地理位置和地形特征有关，但基本路径是由西移向东，或由西北移向东南、也有从北移向东南或

南。

（3）冰雹的降落范围随冰雹云移动而变化。一般的降雹范围只有几公里宽，成一狭长地带，俗称“雨下一大片，雹打一条线”。

另外从各地的大量观测表明，在同一地区各次冰雹路径变化不

大、仅在原路径左右摆，所以又有“雹走老路”的规律。

第二章冰雹云的基本特征及其物理分类

冰雹云是积雨云的一种，但它比较强烈，具有某些特征而能产生地面降雹，所以与一般积雨云又有一定差异。冰雹云的基本特征包括：冰雹云形成的环境条件，冰雹云的生命史特征，冰雹云中的水态、温度、电荷分布以及冰雹云的气流和回波等特征

一、冰雹云形成的环境场条件

1、一般积雨云形成的坏境场条件

一般积雨云形成总是在一定的基本条件（即必要条件）下，加上某些触发条件促进而造成的。一般积雨云的基本形成条件是大气层结不稳定

和充分的水汽条件，触发条件包括地面不均匀加热、地形抬升、锋面和飑线的影响等等。

云体是由水汽凝成物（包括云滴、雨滴、冰晶、雪花和冰雹等）组成的，积雨云是含有大量水汽及其凝成物的庞大对流云体，没有充分的水汽供应就无法形成积雨云。

2、冰雹云形成的环境条件

冰雹云是强烈发展的积雨云，冰雹则是在特定条件下积雨云发展到相当强烈阶段的产物，有利于冰雹云形成的环境条件主要是：强的对流性不稳定，上干下湿的水汽垂直分布和适中的垂直风切变。

二、冰雹云的生命史

1、一般积雨云的生命史

（1）积云阶段（在热天，由于地表受热不均匀，形成一个个浮生热泡缓缓上升，到达凝结高度以上便形成朵朵淡积云。淡积云几生几消后，发展成个体高大的浓积云。由淡积云到浓积云统称为积云阶段。）（2）成熟阶段（即由浓积云到积雨云阶段。此阶段云上升气流不断发展，云滴增大为雨滴；由于两滴下降的拖带作用，以及雨滴下降时蒸发冷却使空气降温，造成下沉气流；通常在积雨云的前部和上部为上升气流区，积云后部中层以下为下沉气流区；上升气流区等温线向上凸起，下沉气流区等温线向下凹陷。这个阶段是积状云发展最旺盛时期；云砧明显，常伴有雷电、暴雨、大气等天气现象。

（3）消亡阶段（此阶段云内下沉气流占主导地位，维持积雨云发展的潮湿空气基本断绝了来源，云体逐渐瓦解消散；云中等温线形状和积云阶段恰好相反，略成弧线向下凹陷，云中温度略低于四周大气，云中心处最低，向四周逐渐递增。降水持续，下沉气流范围愈来愈扩散，直至切断维持上升气流中的暖湿空气源，造成云体整个下沉，只剩高空残存的云。云滴不再增大，降水逐渐停止残留云体蜕变，蒸发消散。）

2、冰雹云的生命史

（1）发生阶段( 从对流云生成到云体明显增长之前称为发生阶段，即由淡云到尺度不大的浓积云阶段。此阶段云体不断生消，但垂直发展缓慢，云内小云滴通过凝结，碰并过程不断增长，云体处于较高温度区。

（2）跃增阶段（云体垂直向上出现突发性剧增时期称为跃增阶段，此阶段云内闪电頻数、回波顶高、回波强度等参量在短时间内急剧增长。