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雨雪云霧露霜和冰雹是怎樣形成的? (一）雨的形成

我們已經(jīng)知道，云是由許多小水滴和小冰晶組成的，雨滴和雪花就是由它們增長變大而成的。那么，小水滴和小冰晶在云內(nèi)是怎樣增長變大的呢? 在水云中，云滴都是小水滴。它們主要是靠繼續(xù)凝結(jié)和互相碰撞并合而增大的。因此，在水云里，云滴要增大到雨滴的大小，首先需要云很厚，云滴濃密，含水量多，這樣，它才能繼續(xù)凝結(jié)增長；其次，在水云內(nèi)還需要存在較強(qiáng)的垂直運(yùn)動，這樣才能增加多次碰撞并合的機(jī)會。而在比較薄的和比較穩(wěn)定的水云中，云滴沒有足夠的凝結(jié)和并合增長的機(jī)會，只能引起多云、陰天，不大會下雨。 在各種不同的云內(nèi)，其云滴大小的分布是各不相同的，造成云滴大小不均的原因就是周圍空氣中水汽的轉(zhuǎn)移以及云滴的蒸發(fā)。使云滴增長的因素是凝結(jié)過程和碰撞并和過程，在只有凝結(jié)作用的情況下，云滴的大小是均勻的，但由于水汽的補(bǔ)充，使某些云滴有所增長，再加上并和作用的結(jié)果，就使較大的云滴繼續(xù)增長變大成為雨滴。雨滴受地心引力的作用而下降，當(dāng)有上升氣流時，就會有一個向上的力加在雨滴上，使其下降的速度變慢，并且一些小雨滴還可能被帶上去。只有當(dāng)雨滴增大到一定的程度時，才能下降到地面，形成降雨。

（二）雪的形成 我們都知道,云是由許多小水滴和小冰晶組成的，雨滴和雪花是由這些小水滴和小冰晶增長變大而成的。那么，雪是怎么形成的呢? 在水云中，云滴都是小水滴。它們主要是靠繼續(xù)凝結(jié)和互相碰撞并合而增大成為雨滴的。 冰云是由微小的冰晶組成的。這些小冰晶在相互碰撞時，冰晶表面會增熱而有些融化，并且會互相沾合又重新凍結(jié)起來。這樣重復(fù)多次，冰晶便增大了。另外，在云內(nèi)也有水汽，所以冰晶也能靠凝華繼續(xù)增長。但是，冰云一般都很高，而且也不厚，在那里水汽不多，凝華增長很慢，相互碰撞的機(jī)會也不多，所以不能增長到很大而形成降水。即使引起了降水，也往往在下降途中被蒸發(fā)掉，很少能落到地面。 最有利于云滴增長的是混合云。混合云是由小冰晶和過冷卻水滴共同組成的。當(dāng)一團(tuán)空氣對于冰晶說來已經(jīng)達(dá)到飽和的時候，對于水滴說來卻還沒有達(dá)到飽和。這時云中的水汽向冰晶表面上凝華，而過冷卻水滴卻在蒸發(fā)，這時就產(chǎn)生了冰晶從過冷卻水滴上"吸附"水汽的現(xiàn)象。在這種情況下，冰晶增長得很快。另外，過冷卻水是很不穩(wěn)定的。一碰它，它就要凍結(jié)起來。所以，在混合云里，當(dāng)過冷卻水滴和冰晶相碰撞的時候，就會凍結(jié)沾附在冰晶表面上，使它迅速增大。當(dāng)小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時，便落到地面，這就是雪花。 在初春和秋末，靠近地面的空氣在0℃以上，但是這層空氣不厚，溫度也不很高，會使雪花沒有來得及完全融化就落到了地面。這叫做降"濕雪"，或"雨雪并降"。這種現(xiàn)象在氣象學(xué)里叫“雨夾雪”。 同樣雪的大小也按降水量分類. 雪可分為小雪,中雪和大雪三類, 具體見表3. 表3. 各類雪的降水量標(biāo)準(zhǔn) 種類 大雪 中雪 小雪 24小時降水量 大于5.0 2.6-5.0 2.5以下 12小時降水量 大于3.0 1.1-3.0 1.0以下
（三）云的形成

人們常常看到天空有時碧空無云，有時白云朵朵，有時又是烏云密布。為什么天上有時有云，有時又沒有云呢?云究竟是怎樣形成的呢? 它又是由有什么組成的？ 漂浮在天空中的云彩是由許多細(xì)小的水滴或冰晶組成的，有的是由小水滴或小冰晶混合在一起組成的。有時也包含一些較大的雨滴及冰、雪粒，云的底部不接觸地面，并有一定厚度。 云的形成主要是由水汽凝結(jié)造成的。 我們都知道，從地面向上十幾公里這層大氣中，越靠近地面，溫度越高，空氣也越稠密；越往高空，溫度越低，空氣也越稀薄。 另一方面，江河湖海的水面，以及土壤和動、植物的水分，隨時蒸發(fā)到空中變成水汽。水汽進(jìn)入大氣后，成云致雨，或凝聚為霜露，然后又返回地面，滲入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸發(fā)(升華)，再凝結(jié)(凝華)下降。周而復(fù)始，循環(huán)不已。 水汽從蒸發(fā)表面進(jìn)入低層大氣后，這里的溫度高，所容納的水汽較多，如果這些濕熱的空氣被抬升，溫度就會逐漸降低，到了一定高度，空氣中的水汽就會達(dá)到飽和。如果空氣繼續(xù)被抬升，就會有多余的水汽析出。如果那里的溫度高于0°C，則多余的水汽就凝結(jié)成小水滴；如果溫度低于0°C，則多余的水汽就凝化為小冰晶。在這些小水滴和小冰晶逐漸增多并達(dá)到人眼能辨認(rèn)的程度時，就是云了。 （四）霧的形成

霧和云都是由浮游在空中的小水滴或冰晶組成的水汽凝結(jié)物，只是霧生成在大氣的近地面層中，而云生成在大氣的較高層而已。霧既然是水汽凝結(jié)物，因此應(yīng)從造成水汽凝結(jié)的條件中尋找它的成因。大氣中水汽達(dá)到飽和的原因不外兩個：一是由于蒸發(fā)，增加了大氣中的水汽；另一是由于空氣自身的冷卻。對于霧來說冷卻更重要。當(dāng)空氣中有凝結(jié)核時，飽和空氣如繼續(xù)有水汽增加或繼續(xù)冶卻，便會發(fā)生凝結(jié)。凝結(jié)的水滴如使水平能見度降低到1千米以內(nèi)時，霧就形成了。 另外，過大的風(fēng)速和強(qiáng)烈的擾動不利于霧的生成。 因此，凡是在有利于空氣低層冷卻的地區(qū)，如果水汽充分，風(fēng)力微和，大氣層結(jié)穩(wěn)定，并有大量的凝結(jié)核存在，便最容易生成霧。一般在工業(yè)區(qū)和城市中心形成霧的機(jī)會更多，因為那里有豐富的凝結(jié)核存在。

（五）露的形成 在溫暖季節(jié)的清晨，人們在路邊的草，樹葉及農(nóng)作物上經(jīng)常可以看到的露珠，露也不是從天空中降下來的。露的形成原因和過程與霜一樣，只不過它形成時的溫度在0°C以上罷了。 在0°C以上，空氣因冷卻而達(dá)到水汽飽和時的溫度叫做"露點溫度"。在溫暖季節(jié)里，夜間地面物體強(qiáng)烈輻射冷卻的時候，與物體表面相接觸的空氣溫度下降，在它降到"露點"以后就有多余的水汽析出。因為這時溫度在0°C以上，這些多余的水汽就凝結(jié)成水滴附著在地面物體上，這就是露。 露和霜一樣，也大都出現(xiàn)于天氣晴朗、無風(fēng)或微風(fēng)的夜晚。同時，容易有露形成的物體，也往往是表面積相對地大的、表面粗糙的、導(dǎo)熱性不良的物體。有時，在上半夜形成了露，下半夜溫度繼續(xù)降低，使物體上的露珠凍結(jié)起來，這叫做凍露。有人把它歸入霜的一類，但是它的形成過程是與霜不同的。 露一般在夜間形成，日出以后，溫度升高，露就蒸發(fā)消失了。 在農(nóng)作物生長的季節(jié)里，常有露出現(xiàn)。它對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是有益的。在我國北方的夏季，蒸發(fā)很快，遇到缺雨干旱時，農(nóng)作物的葉子有時白天被曬得卷縮發(fā)干，但是夜間有露，葉子就又恢復(fù)了原狀。人們常把"雨露"并稱，就是這個道理。

(六）霜的形成

在夜間，地面上的草、木、石塊等物體由于向外輻射熱量，它們的溫度要降低，當(dāng)溫度降至露點時，地面物體附近空氣中的水蒸氣便達(dá)到飽和。若露點高于０攝氏度，水蒸氣可在地面物體的表面上凝結(jié)成小水滴，這就是露。

若露點低于０攝氏度，水蒸氣則要在地面物體的表面上直接凝結(jié)成水冰粒，這即是霜。

如果在夜間不僅地面上物體的溫度降到了露點以下，而且地面以上稍遠(yuǎn)處的空氣溫度也降到了露點，那么空氣中的水蒸氣將以塵埃為核心凝結(jié)成細(xì)小的水滴，這便是霧。

當(dāng)高空中空氣的溫度降到露點以下，若露點高于０度，空氣中的水蒸氣在塵埃上凝結(jié)成細(xì)小的水滴便是云，而凝結(jié)成較大的水滴即是雨。若露點低于０度，則空氣中的水蒸氣將在塵埃上直接凝結(jié)成雪。

由此可知，露、霜和霧都不是從天而降的，而是地面附近空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和時直接凝結(jié)而成的。只有雪和雨才是從天而降的，即是高空中空氣里的水蒸氣達(dá)到飽和時凝結(jié)而成。

（七）冰雹的形成 冰雹和雨、雪一樣都是從云里掉下來的。不過下冰雹的云是一種發(fā)展十分強(qiáng)盛的積雨云，而且只有發(fā)展特別旺盛的積雨云才可能降冰雹。 積雨云和各種云一樣都是由地面附近空氣上升凝結(jié)形成的。空氣從地面上升，在上升過程中氣壓降低，體積膨脹，如果上升空氣與周圍沒有熱量交換，由于膨脹消耗能量，空氣溫度就要降低，這種溫度變化稱為絕熱冷卻。根據(jù)計算，在大氣中空氣每上升100米，因絕熱變化會使溫度降低1度左右。我們知道在-定溫度下，空氣中容納水汽有一個限度，達(dá)到這個限度就稱為“飽和”，溫度降低后，空氣中可能容納的水汽量就要降低。因此，原來沒有飽和的空氣在上升運(yùn)動中由于絕熱冷卻可能達(dá)到飽和，空氣達(dá)到飽和之后過剩的水汽便附著在飄浮于空中的凝結(jié)核上，形成水滴。當(dāng)溫度低于攝氏零度時，過剩的水汽便會凝華成細(xì)小的冰晶。這些水滴和冰晶聚集在一起，飄浮于空中便成了云。 大氣中有各種不同形式的空氣運(yùn)動，形成了不同形態(tài)的云。因?qū)α鬟\(yùn)動而形成的云有淡積云、濃積云和積雨云等。人們把它們統(tǒng)稱為積狀云。它們都是一塊塊孤立向上發(fā)展的云塊，因為在對流運(yùn)動中有上升運(yùn)動和下沉運(yùn)動，往往在上升氣流區(qū)形成了云塊，而在下沉氣流區(qū)就成了云的間隙，有時可見藍(lán)天。 積狀云因?qū)α鲝?qiáng)弱不同出一轍形成各種不同云狀，它們的云體大小懸殊很大。如果云內(nèi)對流運(yùn)動很弱，上升氣流達(dá)不到凝結(jié)高度，就不會形成云，只有干對流。如果對流較強(qiáng)，可以發(fā)展形成濃積云，濃積云的頂部像椰菜，由許多輪廓清晰的凸起云泡構(gòu)成，云厚可以達(dá)4-5公里。如果對流運(yùn)動很猛烈，就可以形成積雨云，云底黑沉沉，云頂發(fā)展很高，可達(dá)10公里左右，云頂邊緣變得模糊起來，云頂還常擴(kuò)展開來，形成砧狀。一般積雨云可能產(chǎn)生雷陣雨，而只有發(fā)展特別強(qiáng)盛的積雨云，云體十分高大,云中有強(qiáng)烈的上升氣體，云內(nèi)有充沛的水分，才會產(chǎn)生冰雹,這種云通常也稱為冰雹云。 冰雹云是由水滴、冰晶和雪花組成的。一般為三層：最下面一層溫度在0℃以上，由水滴組成；中間溫度為0℃至-20℃，由過冷卻水滴、冰晶和雪花組成；最上面一層溫度在-20℃以下，基本上由冰晶和雪花組成。 在冰雹云中氣流是很強(qiáng)盛的，通常在云的前進(jìn)方向，有一股十分強(qiáng)大的上升氣流從云底進(jìn)入又從云的上部流出。還有一股下沉氣流從云后方中層流入，從云底流出。這里也就是通常出現(xiàn)冰雹的降水區(qū)。這兩股有組織上升與下沉氣流與環(huán)境氣流連通，所以一般強(qiáng)雹云中氣流結(jié)構(gòu)比較持續(xù)。強(qiáng)烈的上升氣流不僅給雹云輸送了充分的水汽，并且支撐冰雹粒子停留在云中，使它長到相當(dāng)大才降落下來。 在冰雹云中冰雹又是怎樣長成的呢?在冰雹云中強(qiáng)烈的上升氣流攜帶著許多大大小小的水滴和冰晶運(yùn)動著，其中有一些水滴和冰晶并合凍結(jié)成較大的冰粒，這些粒子和過冷水滴被上升氣流輸送到含水量累積區(qū)，就可以成為冰雹核心，這些冰雹初始生長的核心在含水量累積區(qū)有著良好生長條件。雹核A在上升氣流攜帶下進(jìn)入生長區(qū)后，在水量多、溫度不太低的區(qū)域與過冷水滴碰并，長成一層透明的冰層，再向上進(jìn)入水量較少的低溫區(qū)，這里主要由冰晶、雪花和少量過冷水滴組成，雹核與它們粘并凍結(jié)就形成一個不透明的冰層。這時冰雹已長大,而那里的上升氣流較弱，當(dāng)它支托不住增長大了的冰雹時，冰雹便在上升氣流里下落，在下落中不斷地并合冰晶、雪花和水滴而繼續(xù)生長，當(dāng)它落到較高溫度區(qū)時，碰并上去的過冷水滴便形成一個透明的冰層。這時如果落到另一股更強(qiáng)的上升氣流區(qū)，那么冰雹又將再次上升，重復(fù)上述的生長過程。這樣冰雹就一層透明一層不透明地增長；由于各次生長的時間、含水量和其它條件的差異，所以各層厚薄及其它特點也各有不同。最后，當(dāng)上升氣流支撐不住冰雹時，它就從云中落下來，成為我們所看到的冰雹了。 為什么“雹打一條線”
冰雹主要發(fā)生在夏秋季節(jié)，尤以春夏之交為多。但一次降雹的時間都不長，多數(shù)為幾分鐘到十幾分鐘，最長可大1--2小時。特別是降雹的范圍，一般都不大，平均長度在30公里以下，寬度在幾公里以內(nèi)，形成一個降雹帶因此，常有“雹打一條線”之說。

為什么會有“雹打一條線”呢？這要從冰雹的形成條件談起。冰雹是在發(fā)展相當(dāng)強(qiáng)烈的積雨云中形成的，有冰雹胚胎和云中的小冰晶、雪花、過冷卻水滴反復(fù)粘合、碰并的結(jié)果。因此，云中必須有強(qiáng)烈的上升氣流，豐富的含水量和足夠的低溫。在中緯度地區(qū)的山區(qū)，由于地面受熱不均勻和地形的抬升作用，常使大氣處在不穩(wěn)定的狀態(tài)，所以容易形成冰雹。當(dāng)冰雹云在山谷和河面上經(jīng)過時，由于河面上的氣溫比兩岸的氣溫低，山谷中的氣溫比山坡上的氣溫低，這樣，河面上和山谷中的上升氣流較弱,支托不住下落的冰雹,故冰雹多沿山谷和河流下落.有時冰雹也沿冷暖空氣交匯的鋒面降落。因為山谷、河流都是狹長的地帶，因此有“雹打一條線”的說法。 雨雪云霧露霜和冰雹與人類生活的關(guān)系 很難說清這些自然現(xiàn)象與人類生活的關(guān)系.....比如干旱對人類的生活影響太大了：干旱缺水是一個世界性的問題。90年代初，南部非洲連續(xù)4年干旱少雨，農(nóng)田干裂，水庫枯竭，旱災(zāi)使得這里一些國家已經(jīng)衰弱的經(jīng)濟(jì)安全失去了活力。我國農(nóng)業(yè)干旱缺水情況也很嚴(yán)重。在70年代，每年有1.7億畝農(nóng)田受旱，到90年代，增加到4億畝。全國灌溉區(qū)每年缺水量約300億立方米。干旱缺水影響了農(nóng)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展和糧食的安全供給。干旱影響農(nóng)村，也影響城市。1995年西安市鬧水荒，大學(xué)只好停止期末考試，提前放了暑假。由此可見雨水對人類的生活意義該有多大。但是雨下得太大太多，洪水泛濫也會造成水災(zāi)，對人類的生命財產(chǎn)帶來威脅.....

又如雪，在我國華北北方廣大地區(qū)，如果冬天能下幾場透雪，到開春融化的雪水可以對農(nóng)作物澆灌一次，有利于作物的生長，但象內(nèi)蒙古冬季的暴雪，使氣溫下降到零下30-40度，會造成雪災(zāi)將大量羊恙凍死，對當(dāng)?shù)氐哪撩駧�來很大的損失.....

又如霧，對于生產(chǎn)茶葉的山區(qū)，由于霧的原因，可以烤出有名的"云霧茶"來，但是霧對于高速公路，將會造成行車事故，給人民帶來生命財產(chǎn)的損失.....

至于冰雹對人類是絕無半點好處，只會給人類以帶來災(zāi)害:
冰雹是我國常見的一種災(zāi)害性天氣，我省更是冰雹的多發(fā)區(qū)。大的冰雹常常毀壞莊稼和砸傷人畜，造成災(zāi)害。冰雹對交通運(yùn)輸、房屋建筑、工業(yè)等方面也都有不同程度的危害。因此，如何減輕冰雹的災(zāi)害是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個重要問題。 冰雹對作物的危害是很大的，可使農(nóng)作物遭受機(jī)械損傷。冰雹的危害決定于雹塊大小、持續(xù)時間、作物種類及其發(fā)育階段，大的冰雹襲擊猛或下雹時間較長，農(nóng)作物受害就重。豆類、棉花等雙子葉作物較禾本科作物受害重。處在開花期或成熟期的作物較處在幼苗期受害重，甚至能造成毀滅性的傷害。果樹林木遭到雹災(zāi)，當(dāng)年和以后的生長均受影響，受到創(chuàng)傷還易發(fā)生病蟲害。各種農(nóng)作物抗雹害的能力不同，同一作物的不同生育期抗雹害的能力也不同。禾本科作物生育前期抗害能力強(qiáng)，生育后期抗害能力弱。如小麥在抽穗以前被冰雹砸斷莖穗，只要留有根茬，仍能恢復(fù)生長，并獲得一定產(chǎn)量，但在抽穗后期被砸斷莖穗，則產(chǎn)量低而且晚熟，影響下一茬的作物播種。
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