冰雹是在雷暴期间形成的，当时雨滴被推入云层中较冷的区域，在那里结冰。 一旦颗粒足够重，重力就会把它们拉回地球。 当它们落下时，就会长成冰雹，可能会伤人，并对房屋和汽车造成重大损坏。自 20 世纪 60 年代以来，科学家们一直在研究冰雹是如何生长的，但这项研究通常需要将冰雹打碎。
加泰罗尼亚的科学家利用CT扫描技术对冰雹的内部结构有了新的认识，揭示了冰雹形成和生长的细节，挑战了以前对冰雹规律性和密度的假设。
CT扫描揭示了冰雹的内部结构，有助于更好地了解和预测冰雹的形成。
现在，加泰罗尼亚的研究人员使用计算机断层扫描（CT）技术，对2022年夏天在伊比利亚半岛东北部的一场强雷暴中降下的巨型冰雹进行了研究。 他们的研究成果最近发表在《环境科学前沿》（Frontiers in Environmental Science）上，为冰雹的解剖和生长提供了新的见解。
CTS 分析的三个样本的三维图像。 资料来源：Farnell Barqué 等人，2024 年
加泰罗尼亚气象局研究员、该研究的第一作者 Carme Farnell Barqué 说："我们的研究表明，CT 扫描技术能够在不破坏样本的情况下观察冰雹的内部结构。这是我们第一次直接观察到冰雹的整个内部结构，这可以为改进冰雹形成预报提供线索。"
2022 年 8 月 30 日暴风雨袭击加泰罗尼亚后，研究人员在当地目击者的帮助下追踪暴风雨的路径，并从将冰雹保存在冰箱中的观察者那里收集冰雹。 其中一些冰雹直径达 12 厘米。
回到实验室后，使用牙科诊所的设备对随机选取的三块冰雹进行了扫描。 这项研究得到了艾瓜研究学院和 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 的资助。
CTS 分析方法示例图。 左侧显示的是三维体积，右侧显示的是分割体积的各种幻灯片。 图片来源：Farnell Barqué 等人，2024 年
资深作者、巴塞罗那大学研究员泽维尔-乌贝达（Xavier Úbeda ）教授说："我们希望使用一种技术，在不破坏样本的情况下，提供有关冰雹内部层的更多信息。我们没想到会获得如此清晰的图像。"
通过CT扫描（一种利用旋转X光机生成三维图像的技术），研究人员了解了冰雹的外部和内部结构。 每块冰雹的 512 幅图像（称为"切片"）显示了冰雹核心和不同层的位置。"CT扫描提供了与密度相关的信息，使我们能够识别与冰雹生长阶段相关的不同冰雹层。 它们还有助于我们了解冰雹的形成过程，"合著者、巴塞罗那大学研究员哈维尔-马丁-维德教授解释说。
研究人员发现，即使冰雹从外表看似近乎完美的球体，其内部的轴线和平面也可能是不规则的。 此外，冰雹的核心并不位于中心，尤其是球形冰雹。"我们的研究表明，胚胎可以远离中心。 "加泰罗尼亚气象局的 Tomeu Rigo Ribas 博士指出："这一事实意味着冰雹石可以在三个方向上异质生长。"
收集冰雹的现场工作。 A：测量冰雹。 B：给每块冰雹贴上标签，以便识别。 C: 对冰雹进行真空包装，以保持其最佳特性。 D: 用于将冰雹从暴风地点运送到实验室的箱子。 图片来源：Farnell Barqué 等人，2024 年
他们还发现，不同的层具有不同的密度水平，其中两个样本的部分较厚，这表明这是冰雹落下时冰雹朝下的一面。
这些对冰雹内部的洞察推翻了之前的假设。 法内尔-巴尔奎说："到目前为止，人们一直认为超大型冰雹只能具有不规则的形状。 然而，我们观察到外部和内部形状可能不同，在一个案例中，我们证明样本呈现异质生长，但外部形状却很规则。 相反，外部形状不规则的冰雹则表现出均匀生长。"
研究人员说，不过，制作CT扫描的成本很高，而且有些图像显示的异常情况他们还不清楚。 由于预计未来会发生更多对经济和人类影响更大的巨型冰雹事件，他们相信他们的工作可以提供新的信息，帮助减轻对社会的损害。
编译自/ScitechDaily
