Graupel

Graupel (phát âm tiếng Đức: [ˈɡʁaʊpəl]; tiếng Anh: [ˈgɹaʊpəl] hay còn gọi là mưa đá mềm hoặc tuyết viên,  hình thành theo hình thức kết tủa khi quá lạnh nước giọt được thu thập và đóng băng trên rơi xuống bông tuyết, hình thành hình dạng bóng 2–5 mm (0,08–0,20 in) của sương muối.  Thuật ngữ graupel xuất phát từ tiếng Đức.
Graupel khác với mưa đá, mưa đá nhỏ và các tuyết viên: Tổ chức Khí tượng Thế giới định nghĩa mưa đá nhỏ là các hạt tuyết được bọc trong băng, một nửa lượng mưa giữa các hạt tuyết và mưa đá.  Mưa đá nhỏ phổ biến trong các cơn giông bão, trong khi graupel thường xuất hiện trong cơn bão mùa đông.  Mã METAR cho graupel là GS.

Sự hình thành

Trong một số điều kiện khí quyển, các tinh thể tuyết có thể gặp các giọt nước siêu lạnh.  Những giọt này, có đường kính khoảng 10 µm (0,00039 in), có thể tồn tại ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ thấp tới −40 °C (−40 °F), thấp hơn nhiều so với điểm đóng băng bình thường.  Sự tiếp xúc giữa một tinh thể tuyết và các giọt siêu lạnh dẫn đến đóng băng các giọt chất lỏng trên bề mặt của tinh thể.  Quá trình tăng trưởng tinh thể này được gọi là bồi tụ.  Các tinh thể thể hiện các giọt đông lạnh trên bề mặt của chúng thường được gọi là sương muối.  Khi quá trình này tiếp tục để hình dạng của tinh thể tuyết ban đầu không còn nhận dạng được, tinh thể thu được được gọi là graupel.  Graupel trước đây được các nhà khí tượng học gọi là mưa đá mềm.  Tuy nhiên, graupel có thể dễ dàng phân biệt với mưa đá ở cả hình dạng độ nặng của viên và hoàn cảnh chúng rơi xuống.  Băng từ mưa đá được hình thành trong các lớp cứng, tương đối đồng đều và thường chỉ rơi trong cơn giông.  Graupel tạo thành những hình dạng mỏng manh, thuôn dài và rơi vào vị trí của những bông tuyết điển hình trong kiểu thời tiết đồng thời xảy ra mưa và tuyết, thường là có sự kết hợp với những tuyết viên.  Graupel cũng mỏng manh đến mức nó thường sẽ vỡ ra khi chạm vào.

Cấu trúc kính hiển vi

Các giọt đông lạnh trên bề mặt của các tinh thể thô rất khó nhìn thấy, và hình thái của một hạt graupel không dễ ghi lại bằng kính hiển vi ánh sáng vì độ phân giải và độ sâu trường hạn chế trong thiết bị.
Tuy nhiên, quan sát các tinh thể tuyết bằng kính hiển vi điện tử quét nhiệt độ thấp (LT-SEM) cho thấy rõ các giọt mây có kích thước lên tới 50 µm (0,002 in)     trên bề mặt của các tinh thể.  Rime đã được quan sát trên tất cả bốn dạng tinh thể tuyết cơ bản, bao gồm các tấm, đuôi gai, cột và kim.  Khi quá trình tạo viền tiếp tục, khối lượng của các đám mây tích lũy, đông lạnh che khuất hình dạng của tinh thể tuyết ban đầu, do đó tạo ra một hạt graupel.

Graupel và tuyết lở

Graupel thường hình thành ở vùng khí hậu cao độ và dày đặc hơn và nhiều hạt hơn so với tuyết thông thường, do bề ngoài thô ráp của nó.  Về mặt vĩ mô, graupel giống như các hạt nhỏ của polystyrene.  Sự kết hợp giữa mật độ và độ nhớt thấp làm cho lớp trong suốt của graupel không ổn định trên sườn núi, và các lớp dày 20–30 cm (7,9–11,8 in)  dễ gây nguy cơ cao của hiện tượng tuyết lở nguy hiểm.  Ngoài ra, các lớp graupel mỏng hơn rơi ở nhiệt độ thấp có thể hoạt động như vòng bi bên dưới những đợt tuyết tiếp theo ổn định hơn, khiến chúng cũng có khả năng bị lở ra.  Graupel có xu hướng nén và ổn định ("hàn") khoảng một hoặc hai ngày sau khi rơi, tùy thuộc vào nhiệt độ và tính chất của graupel.