冰雹与钩状回波
冰雹与钩状回波
黎宏骏、江伟
2020年9月
落雹是一种自然现象,在香港并不常见,平均每一至两年才出现一次。较大的冰雹会破坏农作物,打破窗户,温室玻璃和汽车挡风玻璃等。在过去二十年(2000年1月至2020年8月),香港共有11日录得冰雹报告。近年本地较大规模落雹的一次,发生于2014年3月30日晚上。当晚受低压槽影响,香港广泛地区出现滂沱大雨及强烈雷暴并伴随落雹,天文台更需要发出黑色暴雨警告信号。在暴雨期间,天文台收到本港多处地区的冰雹报告,大部分报告的冰雹大小约 20 至 30 毫米(图一)。

图一 2014年3月30日下午8时40分左右在荃湾拾获的冰雹(图片由张小姐提供)。
冰雹是强雷暴中产生的大冰粒。强雷暴出现时,大气的垂直运动十分猛烈。由于大气对流层的温度一般随高度增加而下降,当较暖湿空气上升时,空气中的水分会遇冷凝结。由于上升气流猛烈,水汽会被带到冻结层以上并不断打滚,凝结成冰粒。打滚过程冰粒不断吸收水分,像"雪球"般越滚越大,最后当上升气流不能再承托冰粒重量时,这些超重的冰粒便会跌落地面,形成落雹[1](图二)。

图二 强雷暴引致落雹的过程。
天气雷达是天文台监测冰雹的主要工具,雷达图所显示的回波反射率及其形状为识别冰雹提供了重要线索。冰雹形成于强雷暴中,在雷达图中除了有很强的回波反射率外,有时甚至会出现一种呈"钩"状的回波结构,称为「钩状回波」,如2014年3月30日晚上的雷达图便出现了清晰可见的钩状回波特征(图三)。

图三 雷达图中出现钩状回波。
钩状回波是超级单体雷暴的一个重要特征,代表与强雷暴相关的积雨云发展已经相当旺盛。此时积雨云中强劲的上升气流甚至令雨水无法落到地面,导致底层出现弱回波区,"钩"状的回波结构便因而形成。除了冰雹及强雷暴外,钩状回波有时更伴随龙卷风或水龙卷的出现,是一种代表破坏性极强的回波特征。大家如果以后在雷达图中发现钩状回波有机会影响自己时,切记要避之则吉,特别若是身处户外的话,应立即躲入坚固的建筑物内。
钩状回波与冰雹的出现有一定关联性,但亦非必然,不是每次有钩状回波就表示有冰雹,反之亦然。预报员需要综合众多的观测去判断落雹的可能性,例如天文台近年添置的大老山双偏振S波段多普勒天气雷达(图四),便大大提升了监测冰雹的能力[2][3]。

图四 大老山双偏振雷达可侦测不同的水相态。 在2019年4月11日晚上成功探测到深圳出现冰雹(红圈内的红点)。