4、水凝物特征与电磁特性解析

水凝物特征与电磁特性解析

1. 水凝物特征

1.1 冰雹和霰

冰雹和霰是与强超级单体相关的固体降水类型。冰雹主要由冰粒或雨滴积聚形成，密度在 0.5 至 0.9 g/cm³ 之间，可长到很大尺寸。有记录的最大冰雹于 2003 年 6 月 22 日在内布拉斯加州的雷暴中被发现，直径达 17.8 cm。常见冰雹尺寸在 5 至 50 mm 之间。小冰雹可用指数或伽马分布表示，大冰雹常呈关于某一尺寸对称的窄分布。

冰雹形状不规则，为便于建模，常将其视为带突起的球体或扁球体。多数冰雹轴比为 0.8，海绵状冰雹轴比为 0.6 - 0.8。干冰雹下落时会翻滚，呈随机取向；湿冰雹下落时长轴水平排列，平均倾斜角为 0°。干、湿冰雹轴比通常认为 γ = 0.75，倾斜角标准差与含水量分数的关系为：
[
\sigma = 60^{\circ}(1 - c f_w)
]
其中 (f_w) 是融化冰雹（水 - 冰混合物）中的水分数，(c) 约为 0.8。

霰又称软雹，是过冷水滴在下落雪花上聚集并合并形成的，凇附是主要过程。霰形状不规则，密度低于冰雹但高于雪花。

1.2 云水和冰

云是悬浮的水滴、冰晶或两者的集合。云水滴由过饱和水汽在云凝结核上凝结形成，因表面张力呈球形，典型尺寸约为 10 μm，数浓度约为 (10^8) 个/m³，含水量约为 1 g/m³ 或更低，反射率因子通常小于 10 dBZ。

冰云由水汽在冰核上沉积形成的冰晶组成。云冰晶典型尺寸（沿最长维度测量）约为 100 μm，数浓度约为 (10^5) 个/m³，含水量约为 1 g/m³，反射率因子约为 10 - 20