第八届全国中尺度气象学研讨会

实验研究对于揭示冰雹形成的微物理机制具有重要作用。然而，现有研究缺少对同一冰雹开展多种物理化学分析，因而对冰雹生长过程的认识仍较为片段化。本文使用一颗来自2021年10月1日14:12发生于山东烟台的雹暴中收集到的冰雹样品，对其各个雹层综合开展了三种原位测量：同位素分析、冻滴实验，以及水不溶性颗粒物的种类与粒径分布测定，从而对其生长过程进行了系统研究。
同位素分析表明，该冰雹经历了先上升后下降的垂直生长轨迹，其中冰雹胚胎的冻结温度低至 −22.0 ℃，显著低于已有研究结果。冻滴实验识别出3～4种明显不同的冰核模态，并表明雹胚样本的冻滴初始冻结温度与外层相比低约5～6 ℃。不同冰核模态下，水不溶性颗粒物的粒径分布及化学组成均存在差异，其中包括有机物、沙尘和生物蛋白等组分。较大的不溶性颗粒及较高的颗粒浓度与较高温度下的冻结过程相关。值得注意的是，粒径大于6 μm的生物蛋白颗粒在该样本的雹胚中缺失，但在外层中普遍存在，这为雹胚相对较低的冻结温度提供了机制性解释。通过在同一颗冰雹上综合开展同位素分析、冻滴实验以及水不溶性颗粒种类和粒径测量，本研究为控制冰雹生长的微物理机制提供了新的认识，并凸显了水不溶性颗粒物理化特征在冰雹成冰过程中所发挥的重要作用。

冰雹,同位素,水不溶性颗粒物,冻滴实验