对于冰粒和降雪差异原因之探究

tom.hp

前几天受到北方强劲冷空气影响，冷暖交汇于我国东部地区，其中长江中下游地区纷纷出现了雨雪和冰粒天气，其中降水以冰粒形式居多。因此有很多人不禁会问：为什么原先预报的下雪，结果是以冰粒出现呢？这两者都是固态降水，形成的原因又有什么不同呢？这边谈一下自己的理解和看法，不当之处还请其他高手补充完善。

先说一个下雪和冰粒两者出现的大前提：由于对流层大气降水大多都出现在低层，特别是冬季的降水，因此700hPa及其以下的大气边界层是重点讨论的层面，这些层面的水汽必须非常丰富，某些层面达到饱和，低层存在明显的辐合上升区，并且各层面气温足够低。不过在大前提相似的同时，两者其实还是有比较明显的区别，接下来分别来探究一下。

首先，出现降雪则表明降水在云层中已经为雪花，在下落过程中没有来得及融化，从而到达地面时我们看到的是雪花。这就表明：第一，云层中的气温已经降至0度以下；第二，下落过程中雪没有融化，因此低空各层面气温都应该基本在0度以下，而且逆温层不明显；第三，近地面气温比较低，使得雪到达地面时也没有融化，地面气温未必是一定在0度以下，只要接近0度或者低于0度都是满足条件的。

所以如果按照降雪时该地的探空图来看，925hPa、850hPa和700hPa应该均<0度，地面接近0度或低于0度，气温线应该随着高度的升高呈逐渐下降趋势，特别在850hPa层面以下没有明显的逆温现象。

如果按照每100米气温下降0.6度来推理，如果平原地区地面2度以下基本有望出现降雪，850hPa层面则大致为-7度左右。所以理论上在降水条件下，850hPa层面气温下降到-7度的时候，地面往往就可以出现降雪。不过这毕竟是理论推算，现实中还有很多外部因素。

第一，降水增大的话，温度递减率为下降；第二，地面冷空气影响时，地面冷渗比较厉害，温度直减率也是下降的。因此这两种情况均导致上下层面温度差异减小。由于我国冬季出现降雪的地区多为这2种，所以冬季大多数地区出现降雪时850hPa并没有降低至-7度，比如850hPa层面-3度左右地面也可以出现明显的降雪，2009年12月27日的长三角地区就属于这种（如下图）



但有种另外的情况，地面并没有受到冷渗的影响，而是出现了东风回流。偏东风从东部海洋上吹来，在冬季势必带来的是海洋上相对温暖的气流，因此这种条件下，上下层温差将拉大，所以有时850hPa已经达到-5度左右，而且地面降水也非常强大，但是地面气温降到一定程度以后（比如4-5度）就不再下降，自然地面上的人们也看不到雪花的飞舞了。不过这种情况多见于东部沿海地区，比如2010年2月3日上海的降水（如下图）

tom.hp

而冰粒则是由水滴过冷以后冻结而来，因此可以推断原先一开始从云层中落下的时候可能还是水滴，但是由于下层大气存在明显的逆温，在水滴下落过程中结冻，从而落到地面上。所以700hPa和850hPa层面温度未必很低，往往在0度附近甚至0度以上，这和形成降雪条件相比温度高了不少，但其下层比如925hPa温度必须在0度以下；或者700hPa层面温度比较高，850hPa和925hPa同时存在逆温层，这样有利于原先的水滴进行冻结，而由于相对于雪来说冰粒不容易被迅速融化，因此地面温度范围可以比下雪时候要大，比如3-5度也可以，当然地面0下也是OK的。

可以看出，下冰粒时，低空700hPa和850hPa温度条件并不是很好，达不到下雪的要求，但是下层大气必须存在明显的逆温层。而由于前两天的冷空气近地面和低空冷渗特别厉害，925hPa层面出现了明显的逆温层现象，气温都在0下，而850hPa和700hPa的温度基本处于0度以上（如下图），所以才导致了原先预报的下雪结果出现了下冰粒的现象。

因此以后在预报下雪或者下冰粒的时候，需要格外关注低层大气温度场，尤其是850hPa和925hPa。

最后附带说一下冻雨，其实冻雨和冰粒条件有些类似，只是发生逆温层面稍有不同。冻雨纯粹是地面温度低于0度，而925hPa和850hPa等低空大气都是高于0度，因此掉下来的是雨水，接触到地面以后马上结冻形成一层薄冰。可见冻雨需要强烈的暖湿气流和在地势不平的较低山区（1000米以下）更容易发生，因此我国西南地区东部（比如贵州）才会多冻雨。

tom.hp

补充一下，由于冰粒和降雪以及冻雨发生时一般都由冷暖空气交汇引起的，因此肯定存在锋面（锋区）。所以在关注垂直方向上的大气变化时，水平方向上也不能忽视。比如云层中本来就存在冰晶和水滴，打个比方，原来850hPa层面温度在0度以上，主要是以水滴形式存在。如果冷空气特别强，等温线非常密集的话，850层面气温会下降过于剧烈，在这种情况下水滴有很有可能直接变成冰粒落下来。而且冷空气特别强的话，地面冷渗肯定也是比较明显的，这个和低空垂直方向上容易存在逆温层是吻合的。

另外，下雪是水汽直接凝华所致，因此这方面不仅仅需要从气象上解释，而且也可能取决于当时大气的物理特性，需要从物质的结构进行分析，比如凝结核，这点并不是我们想的那么简单了。

气象一点通

引用:如果冷空气特别强，等温线非常密集的话，850层面气温会下降过于剧烈，在这种情况下水滴有很有可能直接变成冰粒落下来。

其实前两天江苏等地出现的冰粒就是这个原因引起的，包括雷电也是，当出现逆温层时，此时冷空气又在迅速南下，850层面的温度急剧下降，致使逆温层破坏，冷暖空气相互激励碰撞，所以才可能导致出现雷电的现象

tom.hp

昨天从上半夜开始长三角地区开始普降中到大雪，而且降水形式基本以雪为主，而不是冰粒。据气象迷们观测，只有在偏南的浙江中部地区出现了雪珠和冰粒，这是为什么呢？

先来一下昨天晚上20点的700hPa、850hPa和925hPa层面图（如下图所示）：

可见，700hPa层面的温度场分布中，长三角地区已经基本稳定在0度以下，大致为-2到-4度之间，而浙江中部正好在0度线附近；而850hPa层面温度场分布显示，长三角地区正好位于0度以下，大致为-1到-3度之间，而浙江中部地区则略微在0度线以上；关键的925hPa层面，存在逆温层现象，虽然不及前几日那么明显，但是还是比850hPa层面低了2度左右，这样一来，长三角地区和浙江中部都在0度以下。

因此，对于长三角来说，700hPa以下各层面温度场都低于0度，下雪前地面气温也基本在2度以下，故长三角昨天降水形式以下纯雪为主；而对于浙江中部地区，700hPa接近0度，850hPa在0度以上，925hPa在0度以下，但是均比较接近0度的，所以处于下雪和冰粒的条件之间，直接凝华略有困难，完全冰粒的话925hPa略达不到要求，所以才会出现雪珠夹杂冰粒的天气。

在这边可以有得到一个初步结论：下雪关键层面在700和850hPa，如果这两者达到要求，即使925hPa存在逆温也无所谓，因为只会比前两者气温更低，只要地面接近0度，照样可以降雪。而且925hPa存在逆温，其实在无形中降低了700和850hPa层面的要求，只需那两个层面气温低于0度即可形成降雪天气。

另外，今天早上开始，长三角自东向西开始吃到东风回流，850hPa层面气温虽然略有下降，但是地面气温开始自东向西逐步升高，从而降水由原来的下雪变为下雨。与此同时，露点也是逐步回升的。

将臣

冻雨的基本原理，是高空雪经一定厚度的逆温层融化为水，再经过一层0C以下的浅薄边界层，成为过冷水，接触地面物体而冻结——这时垂直温度场必须具备稳定的“三文治”夹心结构。
  
常见的持续冻雨形势，是阻塞形势下，冷空气主体盘踞于蒙古高原以外不南下，不断南渗和东风回流，同时700HPA西南气流相当活跃，这样就形成稳定的850-700HPA之间的剧烈逆温层，700HPA以上和850HPA以下，必须快速转向0C以下——即是说，阻塞和700HPA西南气流是关键背景；冷空气够冷，但主体不能南下，不断生蛋，形成“湿大气锋生”是触发条件。
  
以下是２００８年１月２８日０８时温度垂直剖面，该图相当直观的反应了山区到平原间持续冻雨的基本温度结构。
  
当然，这些只是基本原理，实际应用还有许多细分。

蜀山逍遥

我国冻雨比较多发，世界上别的比较著名的冻雨区也就是加拿大了吧？

小雨

下的“冰粒”在气象学上其实叫霰~

kitty8123

下的“冰粒”在气象学上其实叫霰~
小雨 发表于 2010-2-20 17:44

業務上，這兩種降水還是有不同的

以下引用「中國氣象局 地面氣象觀測規範」

天气现象
概述

天气现象是指发生在大气中、地面上的一些物理现象。它包括降水现象、地面凝结现象、视程障碍现象、雷电现象和其它现象等，这些现象都是在一定的天气条件下产生的。
天气现象必须随时进行观测和记录。对某些天气现象所造成的灾害，还应及时进行调查记载。


天气现象的特征和符号

1.降水现象

⑴ 雨——滴状的液态降水，下降时清楚可见，强度变化较缓慢，落在水面上会激起波纹 和水花，落在干地上可留下湿斑。
⑵ 阵雨——开始和停止都较突然、强度变化大的液态降水，有时伴有雷暴。
⑶ 毛毛雨——稠密、细小而十分均匀的液态降水，下降情况不易分辨，看上去似乎随空气微弱的运动飘浮在空中，徐徐落下。迎面有潮湿感，落在水面无波纹，落在干地上只是均匀地润湿，地面无湿斑。
⑷ 雪——固态降水，大多是白色不透明的六出分枝的星状、六角形片状结晶，常缓缓飘落，强度变化较缓慢。温度较高时多成团降落。
⑸ 阵雪——开始和停止都较突然、强度变化大的降雪。
⑹ 雨夹雪——半融化的雪(湿雪)，或雨和雪同时下降。
⑺ 阵性雨夹雪——开始和停止都较突然、强度变化大的雨夹雪。
⑻ 霰——白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固态降水，直径约2-5mm，下降时常呈阵性，着硬地常反跳，松脆易碎。
⑼ 米雪——白色不透明的比较扁、长的小颗粒固态降水，直径常小于1mm，着硬地不反跳。
⑽ 冰粒——透明的丸状或不规则的固态降水，较硬，着硬地一般反跳。直径小于5mm。有时内部还有未冻结的水，如被碰碎，则仅剩下破碎的冰壳。
⑾ 冰雹——坚硬的球状、锥状或形状不规则的固态降水，雹核一般不透明，外面包有透明的冰层，或由透明的冰层与不透明的冰层相间组成。大小差异大，大的直径可达数10mm。常伴随雷暴出现。

降水现象的特征和区别

天气现象	直径（mm）	外形特征及着地特征	下降情况	一般降自云层	天气条件
雨	≥0.5	干地面有湿斑，水面起波纹	雨滴可辨，下降如线，强度变化较缓	Ns,As,Sc,Ac	气层较稳定
阵雨	>0.5	同上，但雨滴往往较大	骤降骤停，强度变化大，有时伴有雷暴	Cb,Cu,Sc	气层不稳定
毛毛雨	<0.5	干地面无湿斑，慢慢均匀湿润，水面无波纹	稠密飘浮，雨滴难辨	St	气层稳定
雪	大小不一	白色不透明六角或片状结晶，固体降水	飘落，强度变化较缓	Ns,Sc,As,Ac,Ci	气层稳定
阵雪	同上	同上	飘落，强度变化较大，开始和停止都较突然	Cb,Cu,Sc	气层较不稳定
雨夹雪	同上	半融化的雪(湿雪)或雨和雪同时下降	同雨	Ns,Sc,As,Ac	气层稳定
阵性雨夹雪	同上	同上	强度变化大，开始和停止都较突然	Cb,Cu,Sc	气层较不稳定
霰	2-5	白色不透明的圆锥或球形颗粒，固态降水，着硬地常反跳，松脆易碎	常呈阵性	Cb,Sc	气层较不稳定
米雪	<1	白色不透明，扁长小颗粒,固态降水，着地不反跳	均匀、缓慢、稀疏	St	气层稳定
冰粒	1-5	透明丸状或不规则固态降水，有时内部还有未冻结的水，着地常反跳，有时打碎只剩冰壳	常呈间歇性，有时与雨伴见	Ns,As,Sc	气层较稳定
冰雹	2-数十	坚硬的球状、锥状或不规则的固态降水，内核常不透明，外包透明冰层或层层相间，大的着地反跳，坚硬不易碎	阵性明显	Cb	气层不稳定（常出现在夏、春、秋季）