成云致雨需要经过一系列复杂的物理过程:空气在上升时膨胀冷却,其中的水汽(也就是气态的水)达到饱和后,会在凝结核上凝结成大量的微细小滴,即云滴。云滴很小,在云中形成之后,下降的速度通常比云中上升的气流速度小得多,所以只能积聚在云的中部和上部,不能下落。即使离开云底而下降,也会在空气中迅速蒸发而消失。只有当云滴通过各种物理过程集聚和转化为降水粒子(雨滴、雪花、霰粒、雹块等)后,才能降落到地面。
云滴通过凝结、碰并等过程而形成雨滴。在温度低于0℃的云中(过冷云),由于大气冰核的作用,会产生冰晶。在过冷云中,冰晶长成雪晶。雪晶在运动过程中可相互粘连,成为雪团。雪晶和雪团在下落过程中,还可以同过冷水滴碰撞而形成带冻滴的雪晶(团)。如果撞冻的过冷水滴(0℃以下保持液态的水滴)很多,雪晶(团)就变成球状固态颗粒。
在层状云中,上升气流的速度、含水量和云层厚度都比较小,通过撞冻过程只能产生米雪。在积状云中,上升气流的速度、含水量和云的厚度都比较大,通过撞冻过程能产生霰(xiàn)。霰碰并云滴或者自身部分融化,然后表面再冻结,就会形成具有薄冰壳的冰粒。雨滴冻结或者雪团融化后再冻结,也能生成冰粒。这些固态降水物下降到温度高于0℃的暖区里,能融化成雨滴。在特别强盛的积雨云里,霰和冻结的雨滴就会成为冰雹胚胎,它们和过冷水滴碰并,能够长成冰雹。
霰、米雪和冰粒的区别
霰
霰
霰又称雪丸或软雹,是白色不透明的圆锥形或球形的颗粒状固态降水。直径约2~5毫米,下降时常呈阵性,触及硬地时常反跳。它是由各自冻结的小云滴组合在一起而成的,密度小而松脆易碎。
米雪是白色不透明的、比较扁或比较长的小颗粒状固态降水,直径常小于1毫米,触及硬地时不反跳。它是由微小的过冷水滴在冰针或小雪晶上撞冻而成的,降水量很小。
冰粒是透明的丸状或形状不规则的固态降水,较硬,直径一般小于5毫米,触到硬地时一般都能反跳,内部有时还有未冻结的水。
来自云层的降水,是地面生物所需的重要水源。但是降水(地面从大气中获得的各种形式的液态和固态水)除了从空中降落到地面的凝结物(如雨、雪、霰、雹等)以外,还有由低层大气中的水汽直接在地面或地面物体上凝结的凝结物(如露、霜等)。
我们都看到过下雪、下雨甚至下冰雹,可是谁也没有看到过“下霜”或者“下露”的具体过程。这是因为和雨雪等降水形