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《氣象小常識》

文/黃釗俊

簡介 冰雹（hail）是大氣層中固態降水現象的一種，它在積雨雲（cumuloni-mbus）內強烈的上升和下降氣流環境中形成。雲中水蒸氣隨氣流上升遇冷會凝結成小水滴，隨著高度增加而溫度繼續降低，當溫度達到攝氏零度以下時，水滴就凝結成冰粒。在冰粒繼續上升運動的過程中，會吸附周圍的小冰粒或水滴而長大，直到其重量無法為上升氣流所承載時即往下降。當冰粒降落至較高溫度區時，其表面會溶解成水，同時亦會吸附周圍的小水滴，此時若又遇強大的上升氣流再被抬升，表面則又凝結成冰。如此反覆進行，就像滾雪球般，冰粒的體積越來越大，直到它的重量大於空氣的浮力，即往下降落。若達地面時未溶解成水仍呈固態冰粒者稱為冰雹，如溶解成水就是我們平常所見的雨。

雹塊的外觀 　個別的冰雹稱為雹塊（hailstone）。雹塊的外觀與其運動過程有密切關係 ，大多數的雹塊呈球狀或橢圓形，有些則為圓錐狀，另外有些雹塊表面崎嶇不平或呈不規則狀，特殊一些的則有呈啞鈴狀。雹塊的直徑大致從0.5至15公分，或者更大一些。巨大的雹塊像葡萄柚或壘球，較小的雹塊則如豌豆般大小。1970年9月，美國堪薩斯州降落的冰雹中，發現一塊直徑達43公分、重量有0.75公斤的雹塊。據說，在1882年8月15日該州更曾發現過重達40公斤的降雹，不知是否真確。

雹塊的構造 　大多數的雹塊是由許多透明與不透明冰層相間組成的。不透明冰層的產生原因，是由於雹塊捕獲到雲中小水滴，隨即快速凍結，上升空氣中的氣泡因此被困在水滴間，而產生不透明或白色狀。透明冰層形成的原因，則是雹塊迅速捕獲許多水滴後，水滴在冰雹的外圍形成一層薄薄的水層，而後逐漸凍結，過程中有足夠的時間讓大多數的上升氣泡從水滴中脫離，水凍結後即形成透明狀。如果將雹塊放入水中，可以觀察看看當它溶化時是否有許多氣泡從水中冒出。如果想辦法把雹塊切開，也可以看看它有多少透明與不透明冰層的分層結構。

雹塊的形成 　形成冰雹的雲層垂直伸展很高，由於垂直溫度逐漸降低的關係，雲層內由下而上分布著水滴、過冷卻水滴（溫度低於0℃的液態水）、冰粒等不同形態的水。冰粒主要分布在雲層頂部 ，當它夠大時即往下墜落，墜落時表面溶解成水並吸附周圍的過冷卻水滴 ，隨後受強烈上升氣流的作用而又上升，如此反覆進行，冰粒逐漸長大，直到上升氣流無法承受，便脫離雲體墜到地面成為雹塊。小冰粒和過冷卻的液態水都是冰粒成長為雹塊不可或缺的。直徑大於1至2公分的雹塊在下落到地面的過程中，體積變化很小 ；直徑小於1公分的雹塊，可能在它抵達地面前就已溶化殆盡。最大的雹塊下落速度可達每小時88哩（約每秒40公尺），而大多數較小的雹塊則以每小時44哩（每秒10至20公尺）的速度落下。

雹暴的抑制 　大量的冰雹降落稱為雹暴（hailstorm），對一般人而言，這是一種難得而又刺激的大氣現象，然而雹暴通常會造成農作物的重大損失，甚至危及生命。因此，雖然功效有限，抑制雹暴發生以避免造成重大災害的工作，仍舊在各個國家氣象專家與相關政府機構的努力下持續進行著。利用碘化銀注入雲體中形成許多微小冰粒（較自然產生的多）的過程，能有效地捕獲雲中許多過冷卻的液態水而使它們變成雹塊。過程中所形成的雹塊數量龐大而尺寸較小，在墜落地面時，逐漸會溶解為水而產生降雨。然而，是不是在各種情況中都可採用這項「種雲」作業？或者，在某些情況下反而形成更多的冰雹而減少了雨水？兩者仍存在著爭論。由於雹暴存在著高度的複雜性，利用實驗來測試其理論勢將耗費頗鉅。然而，在許多國家所做的試驗顯示，這種「消雹降雨」工作的努力結果可能減少30%的冰雹而增加10%的降雨。