Hujan batu

Takrifan

Mana-mana ribut petir yang menghasilkan hujan batu yang mencapai permukaan tanah dikenali sebagai hujan batu. Hujan batu mempunyai diameter 5 milimeter (0.20 in) atau lebih. Hujan batu boleh membesar hingga 15 sentimeter (6 in) dan berat lebih daripada 0.5 kilogram (1.1 lb).
Tidak seperti pelet ais, hujan batu berlapis dan boleh menjadi tidak teratur dan berkelompok bersama-sama. Hujan batu terdiri daripada ais telus atau seli lapisan ais telus dan lut sekurang-kurangnya 1 milimeter (0.039 in) tebal, yang disimpan apabila hujan batu kerana ia bergerak melalui awan, panji digantung melalui udara dengan gerakan menaik kuat sehingga beratnya mengatasi udara yg bergerak dan jatuh ke tanah. Walaupun diameter hujan batu diubah, di Amerika Syarikat, pemerhatian purata hujan batu merosakkan adalah antara 2.5 cm (1 in) dan bersaiz bola golf (1.75 in).
Batu lebih besar daripada 2 cm (0.80 in) biasanya dianggap cukup besar untuk menyebabkan kerosakan. Perkhidmatan Kajicuaca Kanada mengeluarkan amaran ribut petir yang teruk apabila hujan batu saiz atau di atas dijangka. Perkhidmatan Cuaca Kebangsaan AS mempunyai 2.5 cm (1 in) atau lebih besar diameter ambang, berkuatkuasa Januari 2010, meningkat lebih ambang sebelum hujan batu ¾ inci. Negara-negara lain mempunyai nilai ambang yang berbeza mengikut sensitiviti tempatan untuk hujan batu; untuk anggur contoh kawasan penanaman boleh terjejas teruk akibat hujan batu yang lebih kecil. Hujan batu boleh menjadi sangat besar atau sangat kecil, bergantung kepada berapa kuat udara yang bergerak adalah: hujan batu lemah menghasilkan hujan batu lebih kecil daripada hujan batu kuat (seperti supersel).

Pembentukan

Bentuk hujan batu dalam awan ribut petir kuat, terutamanya yang mempunyai arus menaik sengit, tinggi kandungan air cecair, takat menegak, titisan air yang besar, dan di mana bahagian yang baik dari lapisan awan itu di bawah paras beku 0 °C (32 °F).  Jenis-jenis arus menaik yang kuat juga boleh menunjukkan kehadiran puting beliung. Kadar pertumbuhan yang maksimum di mana udara adalah berhampiran suhu -13°C (9°F).

Lapisan semulajadi hujan batu

Seperti hujan di awan kumulonimbus, hujan batu bermula sebagai titisan air. Seperti titisan meningkat dan suhu menyala di bawah paras beku, mereka menjadi air disejuklampau dan akan membeku dengan nukleus pemeluwapan. Keratan rentas melalui hujan batu yang besar menunjukkan struktur seperti bawang. Ini bermakna hujan batu diperbuat daripada lapisan tebal dan lut, berselang-seli dengan lapisan yang nipis, putih dan legap. Bekas teori mencadangkan bahawa hujan batu adalah tertakluk kepada pelbagai penurunan dan penaikan, jatuh ke dalam zon kelembapan dan pembekuan semula kerana mereka telah ditarik balik. Usul itu dianggap bertanggungjawab untuk lapisan yang berturut-turut hujan batu. Penyelidikan baru, berdasarkan teori serta kajian lapangan, telah menunjukkan ini tidak semestinya benar.
Udara yang bergerak ribut, dengan kelajuan angin menaik diarahkan setinggi 110 batu per jam (180 km/h), bertiup hujan batu itu merangkumi sehingga awan. Seperti hujan batu yang naik ia mengalir ke dalam bidang awan di mana kepekatan kelembapan dan titisan air disejuklampau berbeza. Perubahan kadar pertumbuhan hujan batu itu bergantung kepada perubahan dalam kelembapan dan titisan air pendinginan bahawa ia menghadapi. Kadar pertambahan titisan air merupakan satu lagi faktor dalam pertumbuhan hujan batu itu. Apabila hujan batu bergerak ke kawasan yang mempunyai kepekatan tinggi titisan air, ia menangkap kedua dan memperoleh lapisan lut. Sekiranya hujan batu bergerak ke dalam kawasan di mana kebanyakannya wap air boleh didapati, ia memperoleh lapisan ais putih legap.
Tambahan pula, kelajuan hujan batu bergantung kepada kedudukannya dalam udara yg bergerak awan dan besar-besaran. Ini menentukan ketebalan yang berbeza-beza daripada lapisan hujan batu. Kadar pertambahan titisan air dlsejuklampau ke hujan batu bergantung kepada halaju relatif antara titisan air dan hujan batu itu sendiri. Ini bermakna bahawa umumnya hujan batu yang lebih besar akan menjadi jauh dari udara yang bergerak yang lebih kukuh di mana mereka boleh lulus lebih masa yang semakin meningkat. Seperti hujan batu tumbuh ia mengeluarkan haba pendam, yang menyimpan bahagian luarnya dalam fasa cecair. Kerana ia menjalani 'pertumbuhan basah', lapisan luar adalah melekit (iaitu lebih pelekat), jadi hujan batu tunggal boleh berkembang berlanggar dengan hujan batu kecil yang lain, membentuk entiti yang lebih besar dengan bentuk yang tidak teratur.
Hujan batu akan terus meningkat dalam ribut petir sehingga jisimnya tidak lagi disokong oleh udara yg bergerak. Ini mungkin mengambil masa sekurang-kurangnya 30 minit berdasarkan kuasa yang arus menaik dalam ribut petir hujan batu yang menghasilkan, yang atas biasanya lebih besar daripada 10 km tinggi. Ia kemudian jatuh ke tanah sambil terus berkembang, berdasarkan proses yang sama, sehingga ia meninggalkan awan. Ia kemudian akan mula cair kerana ia pas ke udara di atas suhu beku.
Oleh itu, trajektori unik dalam ribut petir adalah mencukupi untuk menjelaskan struktur lapisan seperti hujan batu. Satu-satunya kes di mana pelbagai trajektori boleh dibincangkan adalah dalam ribut petir multicellular, di mana hujan batu boleh dikeluarkan dari bahagian atas sel "ibu" dan ditangkap di udara yang bergerak sel yang lebih sengit "anak perempuan". Walau bagaimanapun, ini adalah satu kes yang luar biasa.

Faktor-faktor yang memihak hujan batu

Hujan batu adalah yang paling biasa dalam pedalaman benua pertengahan latitud, kerana pembentukan hujan batu adalah jauh lebih cenderung apabila paras beku di bawah ketinggian 11,000 kaki (3,400 m). Pergerakan udara kering ke dalam ribut petir kuat ke atas benua boleh meningkatkan kekerapan hujan batu dengan menggalakkan penyejukan penyejatan yang merendahkan paras beku awan ribut petir memberi hujan batu isipadu yang lebih besar untuk berkembang dalam. Oleh itu, hujan batu jarang berlaku di kawasan tropika walaupun kekerapan yang lebih tinggi ribut petir daripada di pertengahan latitud kerana suasana yang lebih kawasan tropika cenderung untuk menjadi lebih panas lebih ketinggian yang lebih besar. Hujan batu di kawasan tropika berlaku terutamanya pada ketinggian yang lebih tinggi.
Pertumbuhan hujan batu menjadi menghilang kecil apabila suhu udara jatuh di bawah -30 °C (-22 °F) kerana titisan air disejuklampau menjadi jarang berlaku pada suhu ini. Sekitar ribut petir, hujan batu adalah yang paling mungkin dalam awan pada ketinggian di atas 20,000 kaki (6100 m). Antara 10,000 kaki (3,000 m) dan 20,000 kaki (6,100 m), 60 peratus daripada hujan batu masih dalam ribut petir, walaupun 40 peratus sekarang terletak di dalam udara yang jelas di bawah andas. Di bawah 10,000 kaki (3,000 m), hujan batu adalah sama rata di dalam dan sekitar ribut petir dengan jarak 2 batu nautika (3.7 km).

Klimatologi

Hujan batu berlaku paling kerap dalam bahagian dalaman Eropah pada tengah latitud dan jarang berlaku di kawasan tropika, walaupun kekerapan ribut petir yang lebih tinggi daripada di pertengahan garis lintang. Hujan batu juga lebih biasa di sepanjang banjaran gunung kerana gunung memaksa angin mendatar ke atas (dikenali sebagai mengangkat orografik), dengan itu menggiatkan arus menaik dalam ribut petir dan membuat hujan batu lebih cenderung. Ketinggian yang lebih tinggi juga menyebabkan ada yang kurang masa didapati dengan hujan batu cair sebelum mencapai tanah. Salah satu kawasan yang lebih biasa bagi hujan batu yang besar adalah seluruh pergunungan utara India, yang dilaporkan antara angka kematian yang paling tinggi berkaitan hujan batu direkodkan pada tahun 1888. China juga mengalami hujan batu yang ketara. Eropah tengah dan selatan Australia juga mengalami banyak hujan batu. Kawasan popular hujan batu di selatan dan barat Jerman, utara dan timur Perancis dan selatan dan timur Benelux. Di tenggara Eropah, Croatia dan Serbia mengalami kejadian hujan batu yang kerap.
Di Amerika Utara, hujan batu adalah yang paling biasa di kawasan di mana Colorado, Nebraska, dan Wyoming bertemu, yang dikenali sebagai "Lorong hujan batu". Hujan batu di rantau ini berlaku antara bulan Mac dan Oktober pada waktu petang dan malam, dengan sebahagian besar daripada kejadian dari Mei hingga September. Cheyenne, Wyoming adalah bandar hujan batu yang sering berlaku paling di Amerika Utara dengan purata 9-10 hailstorms setiap musim.

Pengesanan jangka pendek

Radar cuaca adalah alat yang sangat berguna untuk mengesan kehadiran ribut petir hujan batu yang menghasilkan. Walau bagaimanapun, data radar perlu dilengkapi dengan pengetahuan tentang keadaan atmosfera semasa yang boleh membolehkan seseorang untuk menentukan sama ada suasana semasa yang kondusif untuk hujan batu pembangunan.
Radar moden mengimbas pelbagai sudut di sekitar tapak. nilai pantulan di pelbagai sudut di atas paras tanah dalam ribut adalah berkadar dengan kadar hujan di peringkat-peringkat. Menjumlahkan kerefleksian dalam Cecair Menegak Bersepadu atau VIL, memberikan kandungan air cecair di dalam awan. Kajian menunjukkan bahawa pembangunan hujan batu di peringkat atasan ribut berkaitan dengan evolusi VIL. VIL dibahagikan dengan tahap menegak ribut, dipanggil VIL ketumpatan, mempunyai hubungan dengan saiz hujan batu, walaupun ini berbeza dengan keadaan atmosfera dan dengan itu tidak sangat tepat. Secara tradisinya, saiz hujan batu dan kebarangkalian boleh dianggarkan daripada data radar oleh komputer menggunakan algoritma berdasarkan kajian ini. Beberapa algoritma termasuk ketinggian paras beku untuk menganggarkan pencairan hujan batu dan apa yang akan ditinggalkan di atas tanah.
Corak tertentu pemantulan adalah petunjuk penting bagi meteorologi juga. Kenaikan tiga badan berselerak adalah satu contoh. Ini adalah hasil daripada tenaga dari radar memukul hujan batu dan sedang dipesongkan ke tanah, di mana mereka memesongkan kembali ke hujan batu dan kemudian ke radar. Tenaga yang mengambil lebih banyak masa untuk pergi dari hujan batu ke tanah dan belakang, berbanding dengan tenaga yang pergi terus dari hujan batu untuk radar, dan gema adalah lebih jauh daripada radar daripada lokasi sebenar hujan batu pada yang sama jalan jejarian, membentuk kon kerefleksian lemah.
Baru-baru ini, sifat-sifat polarisasi pulangan Radar cuaca telah dianalisis untuk membezakan antara hujan batu dan hujan lebat. Penggunaan pemantulan berbeza (), dalam kombinasi dengan pantulan mendatar () telah membawa kepada pelbagai algoritma pengelasan hujan batu. imej satelit yang boleh dilihat mula digunakan untuk mengesan hujan batu, tetapi kadar penggera palsu kekal tinggi menggunakan kaedah ini.

Saiz dan halaju terminal

Saiz hujan batu lebih baik ditentukan dengan mengukur diameter mereka dengan pemerintah. Dalam ketiadaan pemerintah, saiz hujan batu sering visual dianggarkan dengan membandingkan saiznya dengan yang objek yang diketahui, seperti syiling. Dengan menggunakan objek seperti telur ayam itu, kacang, dan guli untuk membandingkan saiz hujan batu adalah tidak tepat, kerana dimensi pelbagai mereka. Organisasi UK, TORRO, juga bersisik untuk kedua-dua hujan batu dan ribut hujan batu. Apabila diperhatikan di lapangan terbang, kod METAR digunakan dalam pemerhatian cuaca permukaan yang berkaitan dengan saiz hujan batu. Dalam kod METAR, GR digunakan untuk menunjukkan hujan batu yang lebih besar, diameter sekurang-kurangnya 0,25 inci (6.4 mm). GR berasal dari perkataan Grele Perancis. Bersaiz kecil hujan batu, dan juga pelet salji, gunakan pengekodan GS, yang merupakan singkatan bagi perkataan Gresil Perancis.

Bahaya

Hujan batu boleh menyebabkan kerosakan yang serius, terutama untuk kereta, pesawat, jendela langit, struktur berbumbung kaca, ternakan, dan yang paling biasa, tanaman petani. Kerosakan hujan batu kepada bumbung sering pergi tanpa disedari sehingga kerosakan struktur lagi dilihat, seperti kebocoran atau retak. Ia adalah yang paling sukar untuk mengenali kerosakan hujan batu di atas bumbung shingled dan bumbung rata, tetapi semua bumbung mempunyai masalah pengesanan kerosakan hujan batu mereka sendiri. bumbung logam agak tahan hujan batu kerosakan, tetapi kerosakan kosmetik boleh terkumpul dalam bentuk kemek dan salutan rosak.
Hujan batu adalah salah satu bahaya ribut petir yang paling penting untuk pesawat. Apabila hujan batu melebihi 0.5 inci (13 mm) diameter, kapal terbang boleh rosak teruk dalam masa beberapa saat. Hujan batu itu terkumpul di atas tanah juga boleh menjadi berbahaya kepada pendaratan pesawat. Hujan batu juga gangguan biasa kepada pemandu kereta, teruk kemik kenderaan dan keretakan atau memecahkan kaca depan dan tingkap. Gandum, jagung, kacang soya, dan tembakau adalah tanaman yang paling sensitif terhadap hujan batu kerosakan. Hujan batu adalah salah satu bahaya yang paling mahal di Kanada. Jarang, hujan batu besar-besaran telah diketahui menyebabkan gegaran atau trauma kepala maut. Hujan batu menjadi punca peristiwa yang mahal dan boleh membawa maut sepanjang sejarah. Salah satu kejadian yang terawal yang diketahui berlaku sekitar abad ke-9 di Roopkund, Uttarakhand, India, di mana 200-600 nomad seolah-olah telah meninggal dunia akibat kecederaan dari hujan batu saiz bola kriket. Hujan batu terbesar dari segi diameter dan berat pernah dicatatkan di Amerika Syarikat jatuh pada 23 Julai 2010 di Vivian, Dakota Selatan; ia diukur 7.9 inci (20 cm) diameter dan 18.62 inci (47.3 cm) dalam lilitan, berat dalam pada 1.94 paun (0,88 kg). Ini memecahkan rekod sebelumnya untuk diameter ditetapkan oleh hujan batu 7 inci diameter dan 18.74 inci lilitan (masih lilitan hujan batu besar) yang jatuh di Aurora, Nebraska di Amerika Syarikat pada 22 Jun, 2003, dan juga sebagai rekod untuk berat badan, set oleh hujan batu daripada 1.67 paun (0.76 kg) yang jatuh Coffeyville, Kansas pada tahun 1970.

Pengumpulan

Zon sempit di mana hujan batu berkumpul di atas tanah dalam persatuan dengan aktiviti ribut petir yang dikenali sebagai jalur-jalur hujan batu atau petak hujan batu, yang boleh dikesan oleh satelit selepas ribut berlalu. Hujan batu biasanya bertahan dari beberapa minit sehingga 15 minit dalam tempoh. Terkumpul ribut hujan batu boleh selimut tanah dengan lebih daripada 2 inci (5.1 cm) hujan batu, menyebabkan beribu-ribu untuk kehilangan kuasa, dan menjatuhkan banyak pokok. Banjir kilat dan tanah runtuh di dalam kawasan rupa bumi yang curam boleh menjadi perhatian dengan mengumpul hujan batu.
Kedalaman sehingga 18 in (0.46 m) telah dilaporkan. Landskap diliputi dalam hujan batu terkumpul umumnya menyerupai satu diliputi salji terkumpul dan sebarang pengumpulan besar hujan batu mempunyai kesan ketat sama seperti pengumpulan salji, walaupun di kawasan yang lebih kecil, pengangkutan dan infrastruktur. Hujan batu terkumpul juga boleh menyebabkan banjir dengan longkang menyekat, dan hujan batu boleh dibawa di dalam air banjir, bertukar menjadi salji yg mencair salji seperti yang disimpan pada ketinggian yang lebih rendah.
Pada masa-masa agak jarang berlaku, ribut petir boleh menjadi pegun atau hampir jadi sementara menghasilkan hujan batu dan penting kedalaman pengumpulan yang berlaku secara prolifik; ini cenderung berlaku di kawasan pergunungan, seperti 29 Julai kes 2010 kaki pengumpulan hujan batu di Boulder County, Colorado. Pada 5 Jun, 2015, hujan batu sehingga empat kaki dalam jatuh pada satu blok bandar di Denver, Colorado. Hujan batu itu, yang digambarkan sebagai antara saiz lebah keliru dan bola ping pong, diiringi oleh hujan dan angin kencang. hujan batu jatuh hanya kawasan yang satu, meninggalkan kawasan sekitar tidak disentuh. Ia jatuh untuk satu dan setengah jam 10 malam dan 11:30 malam. Seorang ahli meteorologi untuk Perkhidmatan Cuaca Kebangsaan di Boulder berkata, "Ia adalah satu fenomena yang sangat menarik. Kami melihat gerai ribut. Ia menghasilkan jumlah berlebihan hujan batu di satu kawasan kecil . Ia satu perkara yang meteorologi. " Traktor digunakan untuk membersihkan kawasan itu dipenuhi lebih 30 beban dump trak hujan batu.
Penyelidikan memberi tumpuan kepada empat hari individu yang terkumpul lebih daripada 5.9 inci (15 cm) hujan batu dalam masa 30 minit pada julat depan Colorado telah menunjukkan bahawa peristiwa-peristiwa berkongsi corak yang sama dalam cuaca, radar, dan ciri-ciri kilat sinoptik diperhatikan, menunjukkan kemungkinan meramalkan peristiwa-peristiwa sebelum kejadian mereka. Satu masalah asas dalam meneruskan penyelidikan dalam bidang ini adalah bahawa, tidak seperti diameter hujan batu, hujan batu kedalaman tidak biasa dilaporkan. Kekurangan data meninggalkan penyelidik dan peramal dalam gelap semasa cuba mengesahkan kaedah operasi. Satu usaha kerjasama antara Universiti Colorado dan Perkhidmatan Cuaca Kebangsaan, untuk musim panas tahun 2016, sedang dijalankan. Matlamat projek bersama adalah untuk mendapatkan bantuan daripada orang awam untuk membangunkan pangkalan data kedalaman hujan batu pengumpulan.

Penindasan dan pencegahan

Dalam Zaman Pertengahan, orang dalam Eropah digunakan untuk membunyikan loceng gereja dan meriam api untuk cuba menghalang hujan batu, dan kerosakan yang berikutnya kepada tanaman. Versi dikemaskini daripada pendekatan ini boleh didapati sebagai meriam hujan batu moden. Awan pembenihan selepas Perang Dunia II telah dilakukan untuk menghapuskan ancaman hujan batu, terutamanya di seluruh Kesatuan Soviet - di mana ia telah mendakwa pengurangan 70 hingga 98 peratus dalam kerosakan tanaman daripada ribut hujan batu telah dicapai dengan menggerakkan iodida perak dalam awan menggunakan roket dan peluru meriam. Program penindasan hujan batu telah dijalankan oleh 15 buah negara antara 1965 dan 2005.

Sungai Buloh, Selangor

Pada 24 Februari 2007 hujan batu berlaku di Sungai Buloh dan Damansara, Selangor. Saiznya sebesar duit syiling 20 sen selama 15 minit. Jabatan Meteorologi Malaysia menyatakan hujan batu itu berpunca daripada penyejukan mendadak air hujan dalam awan.Ia berlaku akibat ais yang terbentuk dalam awan gagal cair sebelum ia mencecah bumi.Ia bukan berpunca daripada perubahan mendadak cuaca persekitaran.

Jerantut, Pahang

Pada hari Isnin, 28 September 2009, hujan batu sebesar sebiji cawan berlaku di Jerantut, Pahang, Malaysia. Hujan pada jam 7 malam itu menyebabkan bahyak bumbung zink berlubang-lubang, pokok dan tiang elektrik tumbang. Biasanya hujan batu tidak lebih sebesar duit syiling 50 sen. Hujan batu biasa terjadi di kawasan salji.
Jabatan Meteorologi Pahang mengaitkan hujan batu dengan Taufan Katrena di Filipina dan Vietnam.Ekor taufan Katrena bertembung dengan aktiviti awan Kumulonimbus yang membawa hujan dan ribut petir pada ketinggian 6,000 dan 9,000 meter dari paras bumi. Kemudian ia menyebabkan air bertukar menjadi ais dengan saiz ketulan yang besar di atmosfera dan tidak sempat mencair apabila memasuki ruang udara. Ribut pertir berlaku di Jerantut, Bera, Maran dan Rompin. Tetapi hanya Jerantut menerima hujan air batu.