冰雪晶碰并勾连增长的实验与观测分析

摘要

冰雪晶碰并勾连成雪花或雪团的过程是降水的重要机制之一.冰雪晶形态不同导致各类晶动力特性的差异,因此,无论从理论、数值试验还是室内模拟研究这一过程都有很大困难.该文就室内、外场试验和自然云的观测,讨论分析其发生机理和条件.结果表明:冰晶的增长过程有一个与云滴碰并增长相似的加速过程,冰晶碰并过冷滴形成霰(雹胚),凇附长成冰雹;冰雪晶相互碰并勾连、攀附增长为雪花或雪团,都是降水质点加速增长的重要过程.此过程仅在水面饱和、过饱和条件下发生,而水面欠饱和、无液滴(无云)时,冰晶很薄、晶型简单,无碰并勾连、攀附现象.冰晶在液滴存在的云雾中伴随气流对流、乱流运动中接触碰并勾连成雪花或雪团,其碰并勾连效率既受晶体形状影响,亦受晶体表面附着力的影响,其机制有勾连亦有粘连,晶型多样,以相同晶型为主,温度范围广(-3～-17 ℃);其中 -13～-17 ℃碰并勾连效率最高,该层的枝、星状晶是勾连、攀附的主要区域,亦为冰晶繁生的主要区域、生长率最快,是人工增雨播撒人工冰核催化效率较高的温度段.