大气中的过冷水滴是很常见的,在40℃的情况下可观测到过冷水滴,水滴越小、越纯,过冷却的可能性越大。一般云滴为粒径小于100微米的水滴,则过冷却的概率很大。如图1所示,可见直径小于100微米的液滴,可在40~30℃下保持液体状态。
冰雹云中存在大量的过冷云滴,通过过冷云滴凝结增长、过冷云滴转化为
霰、霰碰并过冷云滴、霰转化为
雹等一系列过程形成
冰雹。从微物理角度而言,冰雹的形成首先需要存在雹胚,通过雹胚不断与过冷云滴(雨滴)碰冻增长而形成冰雹。在含水量小且温度低的云区,因为冰雹碰并的水量少,因而冻结释放潜热也较少。加之气温低,散热快,因碰撞雹块的过冷云滴还未能从冰雹表面漫流开来就已经冻结了,保持了其原有的圆形,因此各冻滴之间存在许多空隙(图2左),这样形成冰雹的过程称为冰雹的
干增长。若云中含水量较大,环境温度不太低,则被碰撞的云滴(雨滴)只有一部分冻结,其余的在冰雹表面铺展开形成水膜,之后再慢慢冻结。该过程形成的冰雹形状规则、透明且密度大(图2右)。该过程称为冰雹的湿增长。