（第一节）什么是冰雹
冰雹是从剧烈发展的积雨云中降落下来的冰块或冰疙瘩。各地群众对它有不同的俗称，有称冰雹为雹子、冰叉、冰蛋的，也有叫冷子或冷蛋的。
在气象学上，为使冰雹与其他固态降水物，如软雹、冰丸、米雪、霰等区别开来，把质地坚硬，直径在5毫米以上，内核为不透明的胚胎，外面围有一层层透明与不透明交替出现的冰层组成的固态降水物叫做冰雹；而把结构坚实，直径小于5毫米的冰粒叫冰丸，也称小雹；结构松软，着地易碎，呈海绵状的粒子叫做软雹，也叫海绵雹；直径2—5毫米，不透明的颗粒状固态降水物叫做霰，它与米雪相似，只是粒度比米雪大。
2005年5月30日北京突降冰雹，大的有如鸡蛋一般说来，单块雹云的水平范围约10公里，大的雹云可到几十公里，但降雹往往只发生在云中的某一部位。又由于雹云是移动的，因此地面雹击地带常为长条形，其宽度只有1公里至几公里，特别宽的可到20公里，其长度为几公里到几十公里，特别长的可到100公里。在这个降雹区域中，酿成灾害的面积只占一部分，大都不超过10—20平方公里。一次降雹的持续时间不长，一般为几分钟，超过半小时的很少。但对个别持续性的强冰雹云，降雹时间可延续1—2个小时。
降雹过程的顺序大致是：先降大冰雹，继而降小冰雹和雨。
冰雹的形状不一，小冰雹大都呈球形（包括椭球或扁球形）和锥形。大冰雹的形状比较不规则，特大冰雹的冰块边沿常常参差不齐，甚至有结瘤状突出。
冰雹的大小因时因地可以相差很大。小如米粒（实际上属冰丸或霰）、豆粒、玉米粒、杏核，大如红枣、核桃、鸡蛋、拳头。我国民间传说曾出现过大如脸盆、牛头的冰雹，砸穿农舍屋顶，殃及锅灶，可惜没有留下冰雹实物的科学记载，不一定可靠。有实物照片为证的最大冰雹直径为13．8厘米，重约850克，外形很不规则，由许多晶体组合而成。
根据新疆维吾尔自治区气象科研所的报告，全区138个台站在1960—1970年内共作了2126次降雹记录，其统计结果如下：地面冰雹直径在5毫米以下的占74．6％，直径介于5毫米和2厘米的占23．5％，直径介于2．1厘米和5厘米的约占1％，直径大于5厘米的占0．9％。
国外类似的统计资料也表明，直径小于2厘米的冰雹占绝大多数。
冰雹并非由纯冰构成，多半还混有气泡、液态水和其他物质。因此其密度、透明度和光洁度不同，从而反映在颜色上也有所不同。透明冰雹接近自然纯冰，冰中没有气泡或含少量气泡，呈晶莹的白色，从外面可以看到冰雹内部的层次。冰内含有较多气泡的冰雹呈不透明的乳白色。透明冰雹的比重大，每立方厘米的体积重约0．85—0．9克。乳白色冰雹的比重约为0．8克，粒状冰约为0．3—0．6克，其中软雹的比重只有0．3—0．4克。因此冰雹都是能够浮在水上的。
就世界范围来看，降雹地区主要集中在25°—55°之间的中纬度地带，尤以北纬40度附近的高原和山区为甚。东非肯尼亚、南美阿根廷、加拿大的阿尔伯塔、法国西南部、意大利的波河流域、日本关东地区、美国落基山脉东麓、前苏联外高加索等地区都是有名的雹窝。
在我国，冰雹多发生在西北、华北、东北和西南的内陆山区，特别以青藏高原、祁连山和天山地区降雹日数为最多。西藏黑河地区的那曲，年平均降雹日达35天，是全国之冠。青海扎尕降雹日为25.3天，四川里塘降雹日为23.6天。此外，阴山、长白山、太行山、云贵高原等地区也是冰雹较多的地方。
概括地说，我国冰雹分布的特点是：山区多于平原，内陆多于沿海，中纬度地区多于高纬度和低纬度地区。但是，雹日多少并不能完全反映雹灾的严重程度，因为它还与雹块大小、降雹的持续时间、作物的耕种和成熟情况等许多因素有关。我国雹灾较为严重的地区在甘肃南部、陇东地区、阴山山脉的内蒙古呼和浩特一带、太行山区、四川冕宁、云南鹤庆和内蒙古的赤峰市等地。
降雹具有季节性。我国降雹主要出现在春、夏和早秋季节，但在不同纬度和不同地区也有所差异。北方地区的降雹，多发生在6—9月的高温潮湿季节。而南方，则多在3—5月。有些地方甚至在2—3月也能发生强烈降雹。在冰雹季节里，虽然一天24小时都有可能降雹，但一般是白天多于夜里，下午多于上午。根据大量观测资料的统计，70％—80％的降雹发生在中午到下午6时这段时间里。
（第二节）冰雹是怎样形成的
大家一定会感到很奇怪，云里怎么会掉出冰块来呢？冰雹为什么像“洋葱”那样，具有层次分明而且呈明暗相间的结构呢？要回答这个问题，我们最好深入实际，先到冰雹云中“游览”一下，看看冰雹云内部到底是什么样的。
随着向云体的靠拢，我们犹如附入雾海之中。在白茫茫的潮湿空气里，原来悬浮着数不清的小水滴、小冰晶和雪花，这些小东西统称为云粒子。云粒子很小，只有几个微米大，也就相当于头发丝的十分之一粗细，肉眼根本看不见，需要在显微镜的帮助下才能看清。大的云粒子一般也不过几十微米。因为它们的质量很小，故很轻，云中只要有微弱的上升气流就能把它们支托住。
冰雹云是从积雨云进一步发展而成的，它的厚度很大，一般可达几公里，少数强冰雹云的厚度可超过10公里。云体大致可分为三层：最下面一层温度在0℃以上，因此是暖性的，云粒子全部由水滴组成；中间一层温度为0—200℃，由过冷水滴（即温度低于0℃，仍保持液态的水滴）、冰晶和雪花组成；最上面一层温度很低，在－20℃以下，基本上由雪花和冰晶组成。
过冷水滴在冰雹云中是一个重要的角色，它甚至在温度低至－40℃的环境里仍不会自动冻结，但这种状态不是很稳定的，一旦它与冰晶相碰，就会撞冻结冰。另外，在液态、固态和汽态三相共存的云中，由于同样温度下的冰面饱和水汽压低于水面饱和水汽压，故会出现水滴蒸发成水汽，水汽又在冰晶上凝华的局面。结果大量过冷水滴萎缩消失，而冰晶却因变相“吞噬”了这些水滴而不断壮大起来。过冷水滴的这种癖性对降水物的形成有着十分重要的意义。
现在再回过头来看看冰雹云中的气流分布。根据大量飞机、雷达和其他手段的探测结果表明，冰雹云中的气流情况是复杂而又强盛的。一股强大的上升气流通常从云底进入云体的前方，到云体的中上部时其速度达到最大，然后又逐渐减小，至云顶附近便向外流出，形成庞大的砧状云顶。在上升气流速度最大区域的附近，因含水量极为充沛，存在大量的冰晶和过冷水滴，所以成为含水量的密集地。这里的温度条件也适合于冰雹的增长，因此又叫冰雹增长区或雹源。
与上升气流相对峙，在冰雹云的后侧，从云腰部开始，则是下沉气流区，其强度弱于云前的上升气流。与下沉气流区对应的地面就是出现冰雹的主要降水地带。上升气流和下沉气流这两股有组织的气流与环境气流连通，构成了冰雹云中比较持续稳定的气流分布。强烈的上升气流不仅给雹云源源不断地输送水汽，而且还像一只无形的巨手，托住冰雹粒子，使它长到相当大的程度才能降落下来。
那么，冰雹又是怎样在这个特定的环境里像变戏法似地成长壮大，最后一落千丈掉出云体落到地面的呢？。
上升气流里携带着许多大大小小的水滴和冰晶，这种大小不同的云粒子在云中运动的速度有差异。在作上升运动时，小粒于的速度比大粒子快；在作下沉运动时，大粒子的速度比小粒子快。因此，其中必然有一些过冷水滴、冰晶或雪花会相互碰并撞冻，增长成较大的冰粒。如果它们被上升气流输送到含水量集中区，就成为冰雹的核心。一旦雹核进入冰雹增长区，因那里的含水量大，雹核就可能碰并到更多的水滴和冰晶，从而增长得更快。
现在让我们来看一看某个具体的雹核A的遭遇。雹核A有幸进入冰雹增长区后，不断碰并大量过冷水滴。由于这里的环境温度不太低，雹核与过冷水滴撞冻时要释放出一定的潜热，使雹核外表上先形成一薄层水，然后再缓慢地冻结成均匀透明的冰层。这种先经薄水层再冻结为冰层的成雹过程，称为“湿”增长。随后，这一冰雹继续顺着上升气流进入温度较低的、含水量稍少的冰雹增长区上层。这时，冰晶、雪花以及少量过冷水滴与冰雹碰并后直接粘合上去，这个撞冻过程进行得很快，因此不再经历由薄水层冻结为冰层的缓变过程。另一方面，在冰晶、雪花、过冷水滴与冰雹的直接粘合过程中，往往含有许多气泡空隙，这就构成了类似雪花的呈乳白色的不透明的冰层。冰雹的这种增长方式称为“干”增长。
长大了的冰雹上升到气流较弱的部位时，如果它自身的重量大于气流支托力，它就要开始往下掉。在掉落过程中，冰雹又不断并合冰晶、雪花和过冷水滴而继续增长，当它落到较高温度区时，碰并上去的过冷水滴便形成一透明冰层。要是这时的冰雹又掉入另一股更强的上升气流区域里，那么气流将再次使冰雹抬升，并重复上述增长过程。如此循环往复，经过多次上下翻腾，经历了不同温度、不同含水量和不同上升气流的区域，冰雹像滚雪球似地愈长愈大，与此同时围绕雹核形成了一层透明、一层不透明的相间增长的层次。最后，当上升气流实在支托不住冰雹的重量时，它就掉出云底。其中处于最有利于增长条件的冰雹，它落在最靠近上升气流柱的后方。增长条件差一些的雹核，它在冰雹增长区中滞留的时间较短，因此很快落出云体的小冰雹，通常落在距上升气流柱较远的雹云后部。有些小冰雹在低层温暖的大气中融化殆尽，等落到地面时已化为雨水了。
从计算的结果看，产生大冰雹的雹云中，上升气流的厉害程度是令人吃惊的。一个直径5厘米的冰雹，需要每秒42米的上升气流速度（已超过12级台风）才能支托住它。可以想像更大的冰雹就需要更强的上升气流，而这样大的气流速度在地面上除龙卷风外是极为罕见的。
国外的最新研究表明，雷暴的发展高度与冰雹形成的概率有关。在中纬度地区，如果雷暴云顶的高度为13公里，就有50％的概率降雹；雷暴的高度为15公里，就有75％的概率降雹；如果雷暴的高度超过17公里，则几乎有100％的可能性要降雹。
（第三节）冰雹云的识别
冰雹云的识别工作，国内外已开展多年，取得了不少经验，但常常由于雹云已经成熟或云中大冰雹已经形成才识别出来，这对于取得作业的成功十分不利，因为云中大冰雹形成后，播撒再多的催化剂也不起多大作用了。因此，人们希望提前知道或雹云尚未成熟时就确定某块云体是冰雹云，这就进一步要求我们提前了解云体是否有降雹的先兆特征。如有，有哪些先兆特征？特别是成灾的冰雹云，能否在防雹作业时，提前15分钟以上发现云体有降雹的先兆特征。因为在现代通信的条件下，只要提前15分钟发现冰雹云，就能及时通知炮点进行作业，抑制或减少冰雹的危害。
正确判别冰雹云是搞好防雹工作的前提。不是冰雹云而误认为是冰雹云进行作业，不仅浪费了炮弹，而且给防雹效果检验、作业方法的选择带来困难；是冰雹云而判别不出来或判别不及时，就会造成严重灾害。所以，只有作出正确的判断才能有效地开展防雹作业，一个成功的防雹试验的必要条件之一就要有一个识别冰雹云的判据。
在人工防雹作业中，首先识别降雹的冰雹云与不降雹的雷雨云。由于两者有许多共同特征，识别它们有一定的困难，但是防雹人员根据多年外场观测经验和借助一些仪器设备（如雷达）的帮助，发现冰雹云与雷雨云在宏观特征，演变规律，云中声、光、电现象以及地面气象要素的变化等方面有某些差异，根据这些差异，提出了各种各样的冰雹云的识别方法和判据。
一、宏观识别冰雹云
我国广大劳动人民在与冰雹灾害进行的斗争中积累了很多识别冰雹云的经验，如冰雹云体比积雨云更为庞大，云顶高耸突起，并发展成砧状或鬃状，云底较平较低，呈灰黑色的波纹状且常出现滚轴状结构，有无数小云泡翻滚，好似浓烟一股朝上冒，云底附近有破碎而松散的碎雨云飞快移动。出现上述现象，地面容易发生降雹。由于冰雹云云层很厚，阳光中只有波长较长的黄红光才能通过云层，云体上部的冰晶对阳光的散射而使云底黑中带黄或红黄色。群众谚语说：“黑云黄边子或黑云黄梢子，必定下雹子。”在雷雨云群中，若有2块或2块以上云体互相靠近合并，且又猛烈发展，也容易出现地面冰雹，人们称这种现象为：“云打架，雹要下。”
人们常把不降雹的积雨云称为雷雨云。
为了区分雷雨云与冰雹云，在很多降雹地区，群众还根据云体的闪电活动和运动现象等宏观特征识别冰雹云。如云体在移动中遇上强烈的辐合上升运动而造成的“回头云”。1985年7月6日下午从河北完县返回到河北满城县的“回头云”，在该县南部7个乡降雹，受灾面积达6．4万余亩，经济损失达500多万元。
二、气象要素变化识别冰雹云
