¿Cómo se forma el granizo?
El granizo es un tipo de precipitación sólida que cae desde las nubes cumulonimbos. Ocurre principalmente en la temporada de transición entre primavera y verano cuando la convección se desarrolla con fuerza. El granizo tiene muchas formas, incluidas esféricas, cónicas, elipsoidales u otras formas irregulares. El núcleo del granizo está compuesto de graupel o gotas de lluvia congeladas, generalmente de entre 0,2 y 0,3 mm de diámetro, y el diámetro mayor puede alcanzar los 6 mm. El exterior está cubierto alternativamente por capas de hielo transparentes y opacas, normalmente de 3 a 5 capas, y hasta 28 capas. La densidad del granizo varía mucho (0,1 a 0,9 g/cm3), siendo la densidad media de aproximadamente 0,7 a 0,8 g/cm3. Los tamaños del granizo también son muy diferentes. Los más comunes miden entre 0,5 y 3 centímetros de diámetro, y el granizo más grande puede pesar varios kilogramos. En nuestro país se ha producido granizo de 4,5 kilogramos, pero la probabilidad de que caiga granizo de gran tamaño en otras partes del mundo es relativamente pequeña.
La estructura multicapa del granizo refleja su complejo proceso de formación. Cuando el granizo choca con gotas de agua sobreenfriada, estas se congelan una tras otra en la superficie del granizo, liberando al mismo tiempo calor latente. Parte de este calor latente se consume en la evaporación del granizo y en la conducción de calor en el aire, y parte aumenta la temperatura del granizo. Puede haber dos situaciones en esta nube: una es que la temperatura en la nube es baja y el contenido de agua también es muy bajo. En este momento, el granizo no puede capturar muchas gotas de agua sobreenfriada y el calor latente liberado cuando se congela. no mucho, y hay mucho calor que se difunde rápidamente en el aire, y las gotas de agua sobreenfriada pueden congelarse rápidamente después de chocar con granizo. Resulta que el aire se disolvió en el agua y el aire existente entre las gotas de agua no tuvo tiempo de escapar, por lo que se congeló formando una capa de hielo opaca. Por lo tanto, la capa opaca de granizo refleja la baja temperatura y el bajo contenido de agua dentro de las condiciones de crecimiento de las nubes. Este proceso de crecimiento se llama proceso de crecimiento seco. Otra situación es cuando el contenido de agua en la nube es abundante y la temperatura es alta. En este momento, el granizo captura una gran cantidad de gotas de agua sobreenfriada y libera una gran cantidad de calor latente al congelarse. Durante la evaporación del granizo y el aire, solo se consume una parte del calor y la otra parte se consume. La cantidad de calor aumenta la temperatura del granizo. Finalmente, se forma una capa de película de agua en la superficie del granizo, que lentamente se congela de adentro hacia afuera para formar una capa de hielo transparente. Obviamente, la capa transparente refleja las condiciones de alto contenido de agua y alta temperatura en la nube. Este proceso de crecimiento se llama proceso de crecimiento húmedo. Alguien utilizó un túnel de viento para simular el proceso de crecimiento del granizo en condiciones naturales y descubrió que, además de las capas transparentes y opacas de crecimiento seco y húmedo, también hay una capa mixta de agua y hielo tipo "esponja". Debido a que el hielo puede contener agua líquida y tiene una estructura suelta, se le llama hielo "esponja". El hielo esponjoso es un estado inestable que puede producirse a través de diferentes vías y puede evolucionar hacia una capa seca opaca o una capa húmeda transparente. Debido a la pérdida de agua, se convierte en una capa seca porosa. La capa seca porosa también puede convertirse en una capa de esponja después de ser incrustada en agua. Las condiciones térmicas que producen una capa de esponja son cuando el calor total no se disipa por completo, por lo que el agua que choca con el granizo no queda completamente congelada y no es completamente arrastrada por el flujo de aire, por lo que el exceso de agua queda en su esqueleto. formando una estructura de forma de esponja. Imaginemos que el granizo se forma de la siguiente forma. Las tormentas poderosas se mueven en la dirección de las corrientes de aire guiadas por las grandes altitudes. En los cumulonimbus que se desarrollan vigorosamente, se produce una corriente ascendente fuerte y estable con pendiente ascendente. Cuando las grandes gotas de agua individuales se congelan en partículas de hielo en la nube, rápidamente crecen hasta convertirse en embriones de granizo debido al proceso de sublimación. Estos embriones de granizo se convierten en pequeños granizos cuando son arrastrados hacia arriba por la corriente ascendente por primera vez y avanzan. la trayectoria AA y son arrojados fuera de Izumo, aterrizando frente a la corriente ascendente, algunos pequeños granizos pueden ingresar nuevamente a la corriente ascendente inclinada. Partículas ligeramente más grandes pueden moverse a lo largo de la trayectoria del BB en medio de la fuerte corriente ascendente. Continúa creciendo y descendiendo lentamente a través de la zona de agua sobreenfriada, y luego a menor altura, nuevamente se ve envuelto en fuertes corrientes ascendentes, y finalmente se convierte en un granizo de tamaño mediano. Si la velocidad de la fuerte corriente ascendente en la nube aumenta con la altura, entonces algunas partículas de tamaño apropiado se moverán a lo largo de la trayectoria CC con la corriente ascendente. En este momento, el granizo seguirá aumentando y su velocidad de caída también seguirá aumentando. Al caer, cuando la tasa de aumento de velocidad es equivalente al aumento de la velocidad de la corriente ascendente, el granizo eventualmente puede crecer mucho. Este es el proceso de formación de granizo grande.
En resumen, para la formación del granizo son necesarias las siguientes condiciones:
(1) Debe existir en la atmósfera una capa inestable bastante gruesa,
(2 ) Los cúmulos deben desarrollarse hasta una altura que pueda congelar grandes gotas de agua individuales (la temperatura generalmente se considera de - 12 ~ - 16°C
(3) Debe haber viento fuerte); cizalla;
(4) El espesor vertical de la nube no es inferior a 6 a 8 kilómetros.
(5) La nube contiene abundante agua. Generalmente es de 3 a 8 g/m', y hay una zona de acumulación de agua líquida sobreenfriada por encima de la velocidad máxima de ascenso.
(6) Hay una corriente ascendente inclinada, fuerte y desigual en la nube; Generalmente por encima de 10 a 20 metros/segundo;
(7) La densidad numérica de embriones de granizo debe ser pequeña, generalmente alrededor de 0,1 a 0,2/m8 (estas son sólo las condiciones necesarias para la formación de granizo). no es una condición suficiente).