ลูกเห็บ

| ส่วนหนึ่งของชุดบทความเกี่ยวกับ |
| สภาพอากาศ |
|---|
ลูกเห็บเป็นรูปแบบหนึ่งของหยาดน้ำฟ้าในบรรยากาศ ที่ เป็นของแข็ง[ 1 ]มันแตกต่างจากเม็ดน้ำแข็ง (ในภาษาอังกฤษแบบอเมริกันเรียกว่า "sleet") แม้ว่าทั้งสองอย่างมักจะสับสนกัน[ 2 ] มันประกอบด้วยก้อนน้ำแข็งหรือก้อนน้ำแข็งที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งแต่ละ ก้อนเรียกว่าลูกเห็บ[ 3 ]โดยทั่วไปเม็ดน้ำแข็งจะตกลงมาในสภาพอากาศหนาวเย็น ในขณะที่การเติบโตของลูกเห็บจะถูกยับยั้งอย่างมากในช่วงอุณหภูมิพื้นผิวต่ำ
แตกต่างจากรูปแบบอื่น ๆ ของ การตกตะกอน ของน้ำแข็งเช่นลูกเห็บ (ซึ่งประกอบด้วยน้ำแข็งเกาะ ) เม็ดน้ำแข็ง (ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าและโปร่งแสง ) และหิมะ (ซึ่งประกอบด้วยเกล็ดหรือเข็มผลึกเล็ก ๆ ที่ละเอียดอ่อน) ลูกเห็บมักมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง5 มม. (0.2 นิ้ว)ถึง15 ซม. (6 นิ้ว) [ 1 ]รหัส รายงาน METARสำหรับลูกเห็บขนาด5 มม. (0.20 นิ้ว)หรือมากกว่าคือGRในขณะที่ลูกเห็บขนาดเล็กกว่าและลูกเห็บจะใช้รหัสGS
ลูกเห็บสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง ส่วนใหญ่ (เนื่องจากเกิดจากเมฆคิวมูลอนิมบัส ) [ 4 ]เช่นเดียวกับภายใน ระยะ 2 ไมล์ทะเล (3.7 กม.)จากพายุหลัก การก่อตัวของลูกเห็บต้องอาศัยสภาพแวดล้อมที่มีการเคลื่อนที่ของอากาศขึ้นด้านบนอย่างรุนแรงภายในพายุฝนฟ้าคะนองหลัก (คล้ายกับพายุทอร์นาโด ) และระดับความสูงของจุดเยือกแข็งที่ลดลง ในละติจูดกลางลูกเห็บจะก่อตัวใกล้กับส่วนภายในของทวีปในขณะที่ในเขตร้อนลูกเห็บมักจะจำกัดอยู่เฉพาะในพื้นที่สูง
มีวิธีการตรวจจับพายุฝนฟ้าคะนองที่ก่อให้เกิดลูกเห็บโดยใช้ดาวเทียมตรวจอากาศและ ภาพ เรดาร์ตรวจอากาศลูกเห็บโดยทั่วไปจะตกลงมาด้วยความเร็วที่สูงขึ้นเมื่อมีขนาดใหญ่ขึ้น แต่ปัจจัยที่ซับซ้อน เช่น การละลาย แรงเสียดทานกับอากาศ ลม และการปฏิสัมพันธ์กับฝนและลูกเห็บอื่นๆ อาจทำให้การตกลงมาของลูกเห็บผ่านชั้นบรรยากาศของโลก ช้าลง คำเตือนสภาพอากาศรุนแรงจะถูกออกเมื่อลูกเห็บมีขนาดใหญ่จนก่อให้เกิดความเสียหายได้ เนื่องจากอาจสร้างความเสียหายร้ายแรงต่อสิ่งก่อสร้างของมนุษย์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งพืชผลของเกษตรกร

คำนิยาม
พายุฝนฟ้าคะนองใดๆ ที่ก่อให้เกิดลูกเห็บที่ตกลงสู่พื้นดินเรียกว่าพายุลูกเห็บ[ 5 ]ผลึกน้ำแข็งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง > 5 มม. (0.20 นิ้ว)ถือว่าเป็นลูกเห็บ[ 4 ] ลูกเห็บสามารถเติบโตได้ถึง15 ซม. (6 นิ้ว)และมีน้ำหนักมากกว่า0.5 กก . (1.1 ปอนด์) [ 6 ]
ลูกเห็บมักมีลักษณะเป็นชั้นๆ[ 7 ]และอาจมีรูปร่างไม่สม่ำเสมอและจับตัวเป็นก้อนลูกเห็บประกอบด้วยน้ำแข็งโปร่งใสหรือชั้นสลับกันระหว่างน้ำแข็งโปร่งใสและโปร่งแสงที่มีความหนาอย่างน้อย1 มม. (0.039 นิ้ว)ซึ่งถูกสะสมอยู่บนลูกเห็บขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านเมฆ ลอยอยู่ในอากาศด้วยแรงลมที่พัดขึ้นอย่างแรงจนกระทั่งน้ำหนักของมันเอาชนะแรงลมขึ้นและตกลงสู่พื้น แม้ว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกเห็บจะแตกต่างกันไป แต่ในสหรัฐอเมริกา ขนาดเฉลี่ยของลูกเห็บที่ก่อให้เกิดความเสียหายอยู่ระหว่าง2.5 ซม. (1 นิ้ว)ถึง4.4 ซม. (1.75 นิ้ว)ซึ่งมีขนาดเท่าลูกกอล์ฟ[ 8 ]
โดยทั่วไปแล้ว ลูกเห็บที่มีขนาดใหญ่กว่า2 ซม. (0.79 นิ้ว)ถือว่ามีขนาดใหญ่พอที่จะก่อให้เกิดความเสียหายได้กรมอุตุนิยมวิทยาของแคนาดาจะออกคำเตือนพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงเมื่อคาดว่าจะมีลูกเห็บขนาดดังกล่าวขึ้นไป[ 9 ] กรมอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติของสหรัฐอเมริกากำหนด เกณฑ์เส้นผ่านศูนย์กลางไว้ที่ 1 นิ้ว (2.5 ซม.)ซึ่งมีผลบังคับใช้ตั้งแต่เดือนมกราคม 2553 ซึ่งเพิ่มขึ้นจากเกณฑ์เดิมที่0.75 นิ้ว (1.9 ซม.) [ 10 ]ประเทศอื่นๆ มีเกณฑ์ที่แตกต่างกันไปตามความไวต่อลูกเห็บในแต่ละพื้นที่ ตัวอย่างเช่น พื้นที่ปลูกองุ่นอาจได้รับผลกระทบจากลูกเห็บขนาดเล็ก ลูกเห็บอาจมีขนาดใหญ่มากหรือเล็กมาก ขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสลมขึ้น พายุลูกเห็บที่อ่อนกว่าจะทำให้เกิดลูกเห็บขนาดเล็กกว่าพายุลูกเห็บที่รุนแรงกว่า (เช่นซูเปอร์เซลล์ ) เนื่องจากกระแสลมขึ้นที่ทรงพลังกว่าในพายุที่รุนแรงกว่าสามารถทำให้ลูกเห็บขนาดใหญ่ลอยอยู่ในอากาศได้
การก่อตัว
ลูกเห็บก่อตัวขึ้นใน เมฆพายุ ฝนฟ้าคะนอง ที่รุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมฆที่มีกระแสลมขึ้น แรง จัด ปริมาณน้ำเหลวสูง ความสูงในแนวดิ่งมาก หยดน้ำขนาดใหญ่ และบริเวณส่วนใหญ่ของชั้นเมฆมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ( 0 °C; 32 °F ) [ 4 ]กระแสลมขึ้นแรงประเภทนี้ยังสามารถบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของพายุทอร์นาโดได้อีกด้วย[ 11 ]อัตราการเติบโตของลูกเห็บได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับความสูงที่สูงขึ้น เขตจุดเยือกแข็งที่ต่ำลง และแรงเฉือนของลม[ 12 ]
ลักษณะเป็นชั้นของลูกเห็บ

เช่นเดียวกับหยาดน้ำฟ้าอื่นๆ ในเมฆคิวมูลอนิมบัส ลูกเห็บเริ่มต้นจากหยดน้ำ เมื่อหยดน้ำลอยขึ้นและอุณหภูมิลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง หยดน้ำเหล่านั้นจะกลายเป็น น้ำ เย็นจัดและจะแข็งตัวเมื่อสัมผัสกับนิวเคลียสการควบแน่น ภาพตัด ขวางของลูกเห็บขนาดใหญ่แสดงให้เห็นโครงสร้างคล้ายหัวหอม ซึ่งหมายความว่าลูกเห็บประกอบด้วยชั้นหนาและโปร่งแสงสลับกับชั้นบางสีขาวทึบแสง ทฤษฎีเดิมเสนอว่าลูกเห็บมีการเคลื่อนที่ขึ้นลงหลายครั้ง ตกลงไปในบริเวณที่มีความชื้นและแข็งตัวอีกครั้งเมื่อถูกยกขึ้นการเคลื่อนที่ขึ้นลงนี้เชื่อว่าเป็นสาเหตุของการเกิดชั้นต่างๆ ของลูกเห็บ งานวิจัยใหม่ซึ่งอิงตามทฤษฎีและการศึกษาภาคสนามแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องเป็นความจริงเสมอไป
กระแสลมขึ้นของพายุซึ่งมีความเร็วลมพุ่งขึ้นสูงถึง110 ไมล์ต่อชั่วโมง ( 180 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) [ 13 ]พัดลูกเห็บที่กำลังก่อตัวขึ้นไปบนเมฆ ขณะที่ลูกเห็บลอยขึ้น มันจะผ่านเข้าไปในบริเวณของเมฆที่มีความเข้มข้นของความชื้นและหยดน้ำเย็นจัดแตกต่างกัน อัตราการเติบโตของลูกเห็บจะเปลี่ยนแปลงไปตามความแปรผันของความชื้นและหยดน้ำเย็นจัดที่มันพบเจอ อัตราการสะสมของหยดน้ำเหล่านี้เป็นอีกปัจจัยหนึ่งในการเติบโตของลูกเห็บ เมื่อลูกเห็บเคลื่อนเข้าไปในบริเวณที่มีความเข้มข้นของหยดน้ำสูง มันจะจับหยดน้ำเหล่านั้นและเกิดเป็นชั้นโปร่งแสง หากลูกเห็บเคลื่อนเข้าไปในบริเวณที่มีไอน้ำเป็นส่วนใหญ่ มันจะกลายเป็นชั้นน้ำแข็งสีขาวทึบแสง[ 14 ]

นอกจากนี้ ความเร็วของลูกเห็บยังขึ้นอยู่กับตำแหน่งของมันในกระแสลมขึ้นของเมฆและมวลของมัน ซึ่งเป็นตัวกำหนดความหนาที่แตกต่างกันของชั้นลูกเห็บ อัตราการสะสมของหยดน้ำเย็นยิ่งยวดบนลูกเห็บขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์ระหว่างหยดน้ำเหล่านี้กับลูกเห็บเอง ซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปแล้วลูกเห็บขนาดใหญ่จะก่อตัวขึ้นในระยะห่างจากกระแสลมขึ้นที่แรงกว่า ซึ่งพวกมันสามารถใช้เวลาในการเติบโตได้มากขึ้น[ 14 ]เมื่อลูกเห็บเติบโตขึ้น มันจะปล่อยความร้อนแฝงออกมาซึ่งทำให้ส่วนภายนอกของมันอยู่ในสถานะของเหลว เนื่องจากมันเกิด "การเติบโตแบบเปียก" ชั้นนอกจึงเหนียว (เช่น ยึดเกาะได้มากขึ้น) ดังนั้นลูกเห็บหนึ่งลูกอาจเติบโตได้โดยการชนกับลูกเห็บขนาดเล็กอื่นๆ ก่อตัวเป็นสิ่งที่มีขนาดใหญ่ขึ้นที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ[ 16 ]
ลูกเห็บยังสามารถเกิด "การเติบโตแบบแห้ง" ซึ่งความร้อนแฝงที่ปล่อยออกมาจากการแข็งตัวไม่เพียงพอที่จะรักษาชั้นนอกให้อยู่ในสถานะของเหลว ลูกเห็บที่ก่อตัวในลักษณะนี้จะดูทึบแสงเนื่องจากฟองอากาศขนาดเล็กที่ติดอยู่ในหินระหว่างการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว ฟองอากาศเหล่านี้จะรวมตัวกันและหลุดออกไปในระหว่างโหมด "การเติบโตแบบเปียก" และลูกเห็บจะมีความใสมากขึ้น โหมดการเติบโตของลูกเห็บสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดการพัฒนา และสิ่งนี้อาจส่งผลให้เกิดชั้นที่แตกต่างกันในภาคตัดขวางของลูกเห็บ[ 17 ]
ลูกเห็บจะลอยขึ้นไปเรื่อยๆ ในพายุฝนฟ้าคะนองจนกว่ามวลของมันจะไม่สามารถรองรับได้ด้วยกระแสลมขึ้นอีกต่อไป ซึ่งอาจใช้เวลาอย่างน้อย 30 นาที ขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสลมขึ้นในพายุฝนฟ้าคะนองที่ก่อให้เกิดลูกเห็บ ซึ่งโดยปกติแล้วยอดพายุจะสูงกว่า 10 กิโลเมตร จากนั้นลูกเห็บจะตกลงสู่พื้นดินพร้อมกับเติบโตต่อไปตามกระบวนการเดียวกัน จนกระทั่งมันออกจากเมฆ ต่อมามันจะเริ่มละลายเมื่อผ่านเข้าไปในอากาศที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดเยือกแข็ง[ 18 ]
ดังนั้น วิถีการเคลื่อนที่เฉพาะในพายุฝนฟ้าคะนองจึงเพียงพอที่จะอธิบายโครงสร้างคล้ายชั้นของลูกเห็บได้ กรณีเดียวที่สามารถพิจารณาวิถีการเคลื่อนที่หลายแบบได้คือในพายุฝนฟ้าคะนองแบบหลายเซลล์ ซึ่งลูกเห็บอาจถูกขับออกมาจากด้านบนของเซลล์ "แม่" และถูกจับไว้ในกระแสลมขึ้นของเซลล์ "ลูก" ที่รุนแรงกว่า อย่างไรก็ตาม นี่เป็นกรณีพิเศษ[ 14 ]
ปัจจัยที่เอื้อต่อการเกิดลูกเห็บ
ลูกเห็บมักเกิดขึ้นในพื้นที่ตอนในของทวีปในละติจูดกลาง เนื่องจากการก่อตัวของลูกเห็บมีแนวโน้มมากขึ้นเมื่อระดับจุดเยือกแข็งต่ำกว่าระดับความสูง11,000 ฟุต (3,400 เมตร) [ 19 ] การเคลื่อนที่ของอากาศแห้งเข้าไปในพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงเหนือทวีปสามารถเพิ่มความถี่ของการเกิดลูกเห็บได้โดยการส่งเสริมการระบายความร้อนจากการระเหย ซึ่งจะลดระดับจุดเยือกแข็งของเมฆพายุฝนฟ้าคะนอง ทำให้ลูกเห็บมีปริมาตรมากขึ้นในการเติบโต ดังนั้น ลูกเห็บจึงพบได้น้อยในเขตร้อนแม้ว่าจะมีพายุฝนฟ้าคะนองบ่อยกว่าในละติจูดกลางมาก เนื่องจากบรรยากาศเหนือเขตร้อนมีแนวโน้มที่จะอุ่นกว่าในระดับความสูงที่มากกว่า ลูกเห็บในเขตร้อนส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ระดับความสูงที่สูงกว่า[ 20 ]
การเติบโตของลูกเห็บจะลดลงจนแทบไม่มีเลยเมื่ออุณหภูมิอากาศลดลงต่ำกว่า−30 °C (−22 °F)เนื่องจากหยดน้ำเย็นจัดจะหายากที่อุณหภูมิเหล่านี้[ 19 ]รอบๆ พายุฝนฟ้าคะนอง ลูกเห็บมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นมากที่สุดภายในเมฆที่ระดับความสูงเหนือ20,000 ฟุต (6,100 เมตร)ระหว่าง10,000 ฟุต (3,000 เมตร)และ20,000 ฟุต (6,100 เมตร)ลูกเห็บ 60% ยังคงอยู่ภายในพายุฝนฟ้าคะนอง แม้ว่า 40% จะอยู่ในอากาศที่ปลอดโปร่งใต้เมฆรูปทั่งก็ตาม ต่ำกว่า10,000 ฟุต (3,000 เมตร)ลูกเห็บจะกระจายตัวอย่างเท่าๆ กันทั้งในและรอบๆ พายุฝนฟ้าคะนองในระยะทาง2 ไมล์ทะเล (3.7 กิโลเมตร ) [ 21 ]
การศึกษาทางวิทยาศาสตร์
เริ่มตั้งแต่ฤดูใบไม้ผลิปี 2025 นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกาได้เข้าร่วมการศึกษาภาคสนามที่รู้จักกันในชื่อ "การทดลองร่วมมือในสถานที่เพื่อรวบรวมลูกเห็บในที่ราบ" (ICECHIP) [ 22 ]โครงการนี้ศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการเกิดลูกเห็บในพายุฝนฟ้าคะนองในสองพื้นที่ที่รู้จักกันในชื่อ "เส้นทางลูกเห็บ" ได้แก่ที่ราบใหญ่และตามแนวเทือกเขาร็อกกี้ด้านหน้าของโคโลราโดและไวโอมิงซึ่งเป็นโครงการภาคสนามที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่อุทิศให้กับการศึกษาลูกเห็บ โดยมีนักวิทยาศาสตร์ 100 คนจากสี่ประเทศและ 11 รัฐเข้าร่วม[ 23 ]คาดว่าจะช่วยให้เข้าใจคำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบมากมายเกี่ยวกับการก่อตัวและการเติบโตของลูกเห็บ[ 24 ]
ภูมิอากาศวิทยา
ลูกเห็บมักเกิดขึ้นบ่อยที่สุดในพื้นที่ตอนในของทวีปในละติจูดกลาง และพบได้น้อยในเขตร้อน แม้ว่าจะมีพายุฝนฟ้าคะนองบ่อยกว่าในละติจูดกลางก็ตาม[ 25 ]ลูกเห็บยังพบได้บ่อยกว่ามากตามแนวเทือกเขา เนื่องจากภูเขาบังคับให้ลมแนวนอนพัดขึ้นด้านบน (เรียกว่าการยกตัวของภูมิประเทศ ) ซึ่งทำให้กระแสลมขึ้นภายในพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงขึ้นและทำให้เกิดลูกเห็บได้ง่ายขึ้น[ 26 ]ระดับความสูงที่สูงขึ้นยังส่งผลให้มีเวลาน้อยลงสำหรับลูกเห็บที่จะละลายก่อนที่จะถึงพื้น หนึ่งในภูมิภาคที่พบลูกเห็บขนาดใหญ่บ่อยที่สุดคือทางตอนเหนือของอินเดีย ที่เป็นภูเขา ซึ่งมีรายงานจำนวนผู้เสียชีวิตจากลูกเห็บสูงที่สุดครั้งหนึ่งในประวัติศาสตร์ในปี 1888 [ 27 ]จีนก็ประสบกับพายุลูกเห็บที่สำคัญเช่นกัน[ 28 ]ยุโรปกลางและออสเตรเลียตอนใต้ก็ประสบกับพายุลูกเห็บจำนวนมากเช่นกัน ภูมิภาคที่เกิดพายุลูกเห็บบ่อยครั้ง ได้แก่เยอรมนี ตอนใต้และตะวันตก ฝรั่งเศสตอนเหนือและตะวันออกเบเนลักซ์ตอนใต้และตะวันออกและอิตาลี ตอน เหนือ[ 29 ]ในยุโรปตะวันออกเฉียงใต้โครเอเชียและเซอร์เบียประสบกับการเกิดลูกเห็บบ่อยครั้ง[ 30 ]บางประเทศในแถบเมดิเตอร์เรเนียนมีการเกิดลูกเห็บบ่อยที่สุดในช่วงฤดูใบไม้ร่วง[ 29 ]

ในอเมริกาเหนือลูกเห็บมักเกิดขึ้นบ่อยที่สุดในบริเวณที่รัฐโคโลราโดเนบราสกาและไวโอมิงมาบรรจบกัน ซึ่งรู้จักกันในชื่อ "Hail Alley" [ 31 ]ลูกเห็บในภูมิภาคนี้เกิดขึ้นระหว่างเดือนมีนาคมถึงตุลาคมในช่วงบ่ายและเย็น โดยส่วนใหญ่เกิดขึ้นตั้งแต่เดือนพฤษภาคมถึงกันยายน เมืองเชเยนน์ รัฐไวโอมิงเป็นเมืองที่มีลูกเห็บตกบ่อยที่สุดในอเมริกาเหนือ โดยเฉลี่ยแล้วมีพายุลูกเห็บ 9-10 ครั้งต่อฤดูกาล[ 32 ]ทางเหนือของบริเวณนี้และอยู่ทางทิศใต้ของเทือกเขาร็อกกี้ คือ ภูมิภาค Hailstorm Alleyของอัลเบอร์ตาซึ่งก็มีเหตุการณ์ลูกเห็บตกรุนแรงเกิดขึ้นบ่อยขึ้นเช่นกัน
พายุลูกเห็บยังพบได้ทั่วไปในหลายภูมิภาคของอเมริกาใต้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในละติจูดเขตอบอุ่น ภูมิภาคตอนกลางของอาร์เจนตินาซึ่งทอดยาวจากภูมิภาคเมนโดซาไปทางตะวันออกสู่กอร์โดบาประสบกับพายุลูกเห็บที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุดในโลก โดยเฉลี่ย 10-30 ครั้งต่อปี[ 33 ]ภูมิภาคปาตาโกเนียทางตอนใต้ของอาร์เจนตินาก็มีพายุลูกเห็บเกิดขึ้นบ่อยครั้งเช่นกัน แม้ว่าส่วนหนึ่งอาจเป็นเพราะลูกเห็บขนาดเล็ก (graupel) ถูกนับรวมเป็นลูกเห็บในภูมิภาคที่หนาวเย็นกว่านี้[ 33 ]บริเวณชายแดนสามประเทศ ระหว่าง รัฐปารานาซานตาคาตารินาและอาร์เจนตินาทางตอนใต้ของบราซิลเป็นอีกพื้นที่หนึ่งที่ขึ้นชื่อเรื่องพายุลูกเห็บที่สร้างความเสียหาย[ 34 ]พายุลูกเห็บยังพบได้ทั่วไปในบางส่วนของปารากวัยอุรุกวัยและโบลิเวียซึ่งติดกับภูมิภาคที่มีพายุลูกเห็บเกิดขึ้นบ่อยครั้งทางตอนเหนือของอาร์เจนตินา[ 35 ]ความถี่สูงของพายุลูกเห็บในพื้นที่เหล่านี้ของอเมริกาใต้เกิดจากอิทธิพลของภูมิประเทศในการพาความร้อน ร่วมกับการขนส่งความชื้นจากอเมซอน และความไม่เสถียรที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวและชั้นบรรยากาศเบื้องบน[ 33 ]ในโคลอมเบียเมืองโบโกตาและเมเดลลินก็ประสบกับพายุลูกเห็บบ่อยครั้งเช่นกันเนื่องจากระดับความสูงที่สูงทางตอนใต้ของชิลีก็มีพายุลูกเห็บต่อเนื่องตั้งแต่กลางเดือนเมษายนถึงเดือนตุลาคม

การตรวจจับระยะสั้น
เรดาร์ตรวจอากาศเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์มากในการตรวจจับพายุฝนฟ้าคะนองที่ก่อให้เกิดลูกเห็บ อย่างไรก็ตาม ข้อมูลจากเรดาร์ต้องเสริมด้วยความรู้เกี่ยวกับสภาพบรรยากาศในปัจจุบัน ซึ่งจะช่วยให้สามารถพิจารณาได้ว่าสภาพบรรยากาศในปัจจุบันเอื้อต่อการก่อตัวของลูกเห็บหรือไม่
เรดาร์สมัยใหม่สแกนหลายมุมรอบไซต์ ค่าการสะท้อนแสงที่มุมต่างๆ เหนือระดับพื้นดินในพายุจะเป็นสัดส่วนกับอัตราการตกของฝนที่ระดับเหล่านั้น การรวมค่าการสะท้อนแสงในVertically Integrated Liquidหรือ VIL จะให้ปริมาณน้ำเหลวในเมฆ งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการพัฒนาของลูกเห็บในระดับบนของพายุมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของ VIL ค่า VIL หารด้วยความสูงในแนวดิ่งของพายุ เรียกว่าความหนาแน่นของ VIL มีความสัมพันธ์กับขนาดของลูกเห็บ แม้ว่าค่านี้จะแปรผันตามสภาพบรรยากาศและดังนั้นจึงไม่แม่นยำมากนัก[ 36 ]ตามธรรมเนียมแล้ว ขนาดและความน่าจะเป็นของลูกเห็บสามารถประมาณได้จากข้อมูลเรดาร์โดยใช้คอมพิวเตอร์โดยใช้อัลกอริทึมตามงานวิจัยนี้ อัลกอริทึมบางตัวรวมถึงความสูงของระดับการเยือกแข็งเพื่อประมาณการละลายของลูกเห็บและสิ่งที่เหลืออยู่บนพื้นดิน
รูปแบบการสะท้อนแสงบางอย่างเป็นเบาะแสสำคัญสำหรับนักอุตุนิยมวิทยาเช่น กัน ตัวอย่างเช่น สัญญาณสะท้อนแบบ สามวัตถุ (three body scatter spike)นี่เป็นผลมาจากการที่พลังงานจากเรดาร์กระทบกับลูกเห็บและสะท้อนกลับไปยังพื้นดิน จากนั้นสะท้อนกลับไปยังลูกเห็บและกลับไปยังเรดาร์ พลังงานใช้เวลานานกว่าในการเดินทางจากลูกเห็บไปยังพื้นดินและกลับมา เมื่อเทียบกับพลังงานที่เดินทางจากลูกเห็บไปยังเรดาร์โดยตรง และสัญญาณสะท้อนอยู่ห่างจากเรดาร์มากกว่าตำแหน่งจริงของลูกเห็บในเส้นทางรัศมีเดียวกัน ทำให้เกิดเป็นรูปกรวยที่มีการสะท้อนแสงอ่อนกว่า
เมื่อไม่นานมานี้ คุณสมบัติ การโพลาไรเซชันของสัญญาณสะท้อนจากเรดาร์ตรวจอากาศได้รับการวิเคราะห์เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างลูกเห็บและฝนตกหนัก[ 37 ] [ 38 ]การใช้การสะท้อนที่แตกต่างกัน () ร่วมกับการสะท้อนแสงในแนวนอน () นำไปสู่อัลกอริธึมการจำแนกลูกเห็บที่หลากหลาย[ 39 ]ภาพถ่ายดาวเทียมที่มองเห็นได้เริ่มถูกนำมาใช้ในการตรวจจับลูกเห็บ แต่อัตราการแจ้งเตือนผิดพลาดยังคงสูงเมื่อใช้วิธีนี้[ 40 ]การเรียนรู้ของเครื่องที่ใช้กับตัวแปรเรดาร์แบบสองขั้วช่วยปรับปรุงการแยกแยะระหว่างลูกเห็บขนาดเล็กและฝนตกหนัก แม้ว่าประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับข้อมูลการฝึกอบรมเฉพาะภูมิภาค[ 41 ]
ขนาดและความเร็วปลาย

ขนาดของลูกเห็บจะกำหนดได้ดีที่สุดโดยการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางด้วยไม้บรรทัด ในกรณีที่ไม่มีไม้บรรทัด มักจะประมาณขนาดของลูกเห็บด้วยสายตาโดยการเปรียบเทียบขนาดกับวัตถุที่ทราบขนาด เช่น เหรียญ[ 42 ]การใช้วัตถุเช่นไข่ไก่ ถั่ว และลูกแก้วเพื่อเปรียบเทียบขนาดของลูกเห็บนั้นไม่แม่นยำ เนื่องจากมีขนาดที่แตกต่างกัน องค์กรTORRO ของสหราชอาณาจักร ยังมีมาตราส่วนสำหรับทั้งลูกเห็บและพายุลูกเห็บอีกด้วย[ 43 ]
เมื่อสังเกตการณ์ที่สนามบินรหัส METARจะถูกใช้ในการสังเกตสภาพอากาศบนพื้นผิวซึ่งเกี่ยวข้องกับขนาดของลูกเห็บ ภายในรหัส METAR นั้น GR ใช้เพื่อระบุลูกเห็บขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย0.25 นิ้ว (6.4 มม.) GR มาจากคำภาษาฝรั่งเศสgrêleลูกเห็บขนาดเล็กกว่า รวมถึงเม็ดหิมะ จะใช้รหัส GS ซึ่งเป็นคำย่อของคำภาษาฝรั่งเศส grésil [ 44 ]

ความเร็วปลายของลูกเห็บ หรือความเร็วที่ลูกเห็บตกลงมาเมื่อกระทบพื้นนั้นแตกต่างกันไป มีการประมาณว่าลูกเห็บขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ซม. (0.39 นิ้ว)ตกลงมาด้วยความเร็ว9 ม./วินาที (20 ไมล์ต่อชั่วโมง)ในขณะที่ลูกเห็บขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 8 ซม. (3.1 นิ้ว)ตกลงมาด้วยความเร็ว48 ม./วินาที (110 ไมล์ต่อชั่วโมง)ความเร็วของลูกเห็บขึ้นอยู่กับขนาดของลูกเห็บค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านการเคลื่อนที่ของลมที่ลูกเห็บตกลงมา การชนกับหยาดฝนหรือลูกเห็บอื่น ๆ และการละลายเมื่อลูกเห็บตกลงมาในบรรยากาศ ที่อุ่นกว่า เนื่องจากลูกเห็บไม่ใช่ทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ จึงเป็นการยากที่จะคำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านและความเร็วของลูกเห็บได้อย่างแม่นยำ[ 45 ]
การเปรียบเทียบขนาดกับวัตถุ
ในสหรัฐอเมริกากรมอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติรายงานขนาดลูกเห็บโดยเปรียบเทียบกับวัตถุทั่วไป ลูกเห็บที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 นิ้วถือว่า "รุนแรง" [ 46 ]
| เส้นผ่านศูนย์กลาง (นิ้ว) | สิ่งของในชีวิตประจำวัน |
|---|---|
| 0.25 - 0.375 | ถั่ว |
| 0.50 | ลูกแก้วขนาดเล็ก |
| 0.75 | เงิน |
| 0.88 | นิกเกิล |
| 1.00 (15/16") | หนึ่งในสี่ |
| 1.25 | ครึ่งดอลลาร์ |
| 1.50 | ลูก วอลนัท / ลูกปิงปอง |
| 1.75 | ลูกกอล์ฟ |
| 2.00 | มะนาว |
| 2.50 | ลูกเทนนิส |
| 2.75 | เบสบอล |
| 3.00 | แอปเปิ้ลลูกใหญ่ |
| 4.00 | ซอฟต์บอล |
| 4.50 | เกรปฟรุต |
| 4.75 - 5.00 | คอมพิวเตอร์ ซีดี / ดีวีดี |

สถิติลูกเห็บ
Megacryometeors, large rocks of ice that are not associated with thunderstorms, are not officially recognized by the World Meteorological Organization as "hail", which are aggregations of ice associated with thunderstorms, and therefore records of extreme characteristics of megacryometeors are not given as hail records.
- Heaviest:1.02 kg (2.2 lb); Gopalganj District, Bangladesh, 14 April 1986.[47][48]
- Largest diameter officially measured:7.9 in (20 cm) diameter, 18.622 in (47.3 cm) circumference; Vivian, South Dakota, 23 July 2010.[49]
- Largest circumference officially measured:18.74 in (47.6 cm) circumference, 7.0 in (17.8 cm) diameter; Aurora, Nebraska, 22 June 2003.[48][50]
- Greatest average hail precipitation:Kericho, Kenya experiences hailstorms, on average, 50 days annually. Kericho is close to the equator and the elevation of 2,200 metres (7,200 ft) contributes to it being a hot spot for hail.[51] Kericho reached the world record for 132 days of hail in one year.[52]
Hazards

Hail can cause serious damage, notably to automobiles, aircraft, skylights, glass-roofed structures, livestock, and most commonly, crops.[32] Hail damage to roofs often goes unnoticed until further structural damage is seen, such as leaks or cracks. It is hardest to recognize hail damage on shingled roofs and flat roofs, but all roofs have their own hail damage detection problems.[54] Metal roofs are fairly resistant to hail damage, but may accumulate cosmetic damage in the form of dents and damaged coatings. In 2023, hailstorms cost the United States $46 billion in damage to cars, roofs, and crops, according to the Insurance Institute for Business & Home Safety (IBHS).[55]
ลูกเห็บเป็นหนึ่งในอันตรายจากพายุฝนฟ้าคะนองที่สำคัญที่สุดต่อเครื่องบิน[ 56 ]เมื่อลูกเห็บมีเส้นผ่านศูนย์กลาง เกิน 0.5 นิ้ว (13 มม.) เครื่องบินอาจได้รับความเสียหายอย่างร้ายแรงภายในไม่กี่วินาที [ 57 ]ลูกเห็บที่สะสมอยู่บนพื้นดินก็อาจเป็นอันตรายต่อเครื่องบินที่กำลังลงจอดได้เช่นกัน ลูกเห็บเป็นปัญหาที่พบได้ทั่วไปสำหรับผู้ขับขี่รถยนต์ ทำให้รถบุบอย่างรุนแรงและทำให้กระจก หน้ารถ และกระจก ข้างแตกหรือแม้ กระทั่ง แตกละเอียด เว้นแต่จะจอดอยู่ในโรงรถหรือคลุมด้วยวัสดุป้องกัน ข้าวสาลี ข้าวโพด ถั่วเหลือง และยาสูบเป็นพืชผลที่อ่อนไหวต่อความเสียหายจากลูกเห็บมากที่สุด[ 27 ]ลูกเห็บเป็นหนึ่งในภัยพิบัติที่มีค่าใช้จ่ายสูงที่สุดของแคนาดา[ 58 ]
ลูกเห็บขนาดใหญ่เป็นที่ทราบกันดีว่าทำให้เกิดการกระทบกระเทือนทางสมองหรือการบาดเจ็บ ที่ศีรษะถึงแก่ชีวิต แก่ผู้คนที่อยู่กลางแจ้งโดยไม่มีที่กำบัง พายุลูกเห็บเป็นสาเหตุของเหตุการณ์ที่มีค่าใช้จ่ายสูงและอันตรายถึงชีวิตตลอดประวัติศาสตร์ นักวิจัยบางคนเสนอว่าพายุลูกเห็บเป็นสาเหตุของการเสียชีวิตของชาวเร่ร่อนหลายร้อยคนในช่วงศตวรรษที่ 9 ในRoopkundรัฐอุตตราขันธ์ประเทศอินเดียแม้ว่าเรื่องนี้จะถูกโต้แย้งก็ตาม[ 59 ] [ 60 ]เมื่อวันที่ 30 เมษายน พ.ศ. 2331 พายุลูกเห็บรุนแรงได้คร่าชีวิตผู้คนมากกว่า 200 คนในเขตโมราดาบาดของอินเดีย การบาดเจ็บถึงแก่ชีวิตนั้นหายากกว่าในยุคปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา แม้ว่าลูกเห็บจะก่อให้เกิดความเสียหายหลายพันล้านดอลลาร์ทุกปี และลูกเห็บขนาดใหญ่ (> 2 นิ้ว (5.1 ซม.)ในเส้นผ่านศูนย์กลาง) ค่อนข้างพบได้ทั่วไป แต่มีเพียงสามคนเท่านั้นที่ทราบว่าถูกลูกเห็บตกใส่และเสียชีวิตนับตั้งแต่มีการบันทึกข้อมูลสมัยใหม่[ 61 ]
การสะสม

บริเวณแคบๆ ที่ลูกเห็บสะสมอยู่บนพื้นดินอันเนื่องมาจากกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองเรียกว่า แนวลูกเห็บหรือแถบลูกเห็บ[ 62 ]ซึ่งสามารถตรวจจับได้ด้วยดาวเทียมหลังจากพายุผ่านไปแล้ว[ 63 ]พายุลูกเห็บมักกินเวลาตั้งแต่ไม่กี่นาทีจนถึง 15 นาที[ 32 ]พายุลูกเห็บที่สะสมตัวสามารถปกคลุมพื้นดินด้วยลูกเห็บหนามากกว่า2 นิ้ว (5.1 ซม.)ทำให้ผู้คนหลายพันคนไฟดับ และโค่นต้นไม้จำนวนมาก น้ำท่วมฉับพลันและดินถล่มในพื้นที่ที่มีภูมิประเทศลาดชันอาจเป็นปัญหาที่เกิดจากลูกเห็บที่สะสมตัว[ 64 ]
มีรายงานความลึกสูงสุดถึง18 นิ้ว (0.46 เมตร) โดยทั่วไปแล้วภูมิประเทศที่ปกคลุมด้วยลูกเห็บที่สะสมจะคล้ายกับภูมิประเทศที่ปกคลุมด้วยหิมะที่สะสม และการสะสมของลูกเห็บจำนวนมากจะมีผลกระทบต่อการขนส่งและโครงสร้างพื้นฐานเช่นเดียวกับการสะสมของหิมะ แม้ว่าจะเกิดขึ้นในพื้นที่ที่เล็กกว่าก็ตาม [ 65 ]ลูกเห็บที่สะสมยังสามารถทำให้เกิดน้ำท่วมได้โดยการอุดตันทางระบายน้ำ และลูกเห็บสามารถถูกพัดพาไปกับน้ำท่วม กลายเป็นโคลนคล้ายหิมะซึ่งจะถูกสะสมไว้ที่ระดับความสูงที่ต่ำกว่า
ในบางโอกาสที่ค่อนข้างหายาก พายุฝนฟ้าคะนองอาจหยุดนิ่งหรือเกือบหยุดนิ่งในขณะที่ก่อให้เกิดลูกเห็บจำนวนมาก และมีการสะสมตัวของลูกเห็บในปริมาณมาก ซึ่งมักเกิดขึ้นในพื้นที่ภูเขา เช่น กรณีเมื่อวันที่ 29 กรกฎาคม 2553 [ 66 ]ที่เกิดการสะสมตัวของลูกเห็บสูงถึงหนึ่งฟุตในเขตโบลเดอร์รัฐโคโลราโด เมื่อวันที่ 5 มิถุนายน 2558 ลูกเห็บสูงถึงสี่ฟุตตกลงมาบนพื้นที่หนึ่งช่วงตึกในเมืองเดนเวอร์ รัฐโคโลราโดลูกเห็บที่มีขนาดอยู่ระหว่างผึ้งตัวผู้และลูกปิงปอง มาพร้อมกับฝนและลมแรง ลูกเห็บตกลงมาในพื้นที่เดียวเท่านั้น โดยไม่กระทบพื้นที่โดยรอบ ตกลงมาเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงครึ่งระหว่างเวลา 22:00 น. ถึง 23:30 น. นักอุตุนิยมวิทยาของกรมอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติในโบลเดอร์กล่าวว่า "มันเป็นปรากฏการณ์ที่น่าสนใจมาก เราเห็นพายุหยุดนิ่ง มันก่อให้เกิดลูกเห็บจำนวนมากในพื้นที่เล็กๆ แห่งหนึ่ง มันเป็นเรื่องทางอุตุนิยมวิทยา" รถแทรกเตอร์ที่ใช้ในการเคลียร์พื้นที่ได้บรรทุกลูกเห็บมากกว่า 30 คันรถบรรทุก[ 67 ]

งานวิจัยที่มุ่งเน้นไปที่สี่วันที่ลูกเห็บตกสะสมมากกว่า5.9 นิ้ว (15 ซม.)ภายใน 30 นาทีในเทือกเขาด้านหน้าของโคโลราโด แสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์เหล่านี้มีรูปแบบที่คล้ายคลึงกันในสภาพอากาศซินอปติกที่สังเกตได้ เรดาร์ และลักษณะของฟ้าผ่า[ 68 ]ซึ่งชี้ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการพยากรณ์เหตุการณ์เหล่านี้ก่อนที่จะเกิดขึ้น ปัญหาพื้นฐานในการวิจัยอย่างต่อเนื่องในด้านนี้คือ ความลึกของลูกเห็บนั้นไม่ค่อยมีการรายงาน ซึ่งแตกต่างจากเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกเห็บ การขาดข้อมูลทำให้ผู้วิจัยและผู้พยากรณ์ไม่รู้เรื่องเมื่อพยายามตรวจสอบวิธีการปฏิบัติงาน ความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยโคโลราโดและกรมอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติกำลังดำเนินการอยู่ เป้าหมายของโครงการร่วมนี้คือการขอความช่วยเหลือจากประชาชนทั่วไปเพื่อพัฒนาฐานข้อมูลความลึกของการสะสมลูกเห็บ[ 69 ]
การปราบปรามและการป้องกัน
ในยุคกลางผู้คนในยุโรปเคยตีระฆังโบสถ์และยิงปืนใหญ่เพื่อพยายามป้องกันลูกเห็บและความเสียหายต่อพืชผลที่ตามมา ปัจจุบันมีปืนใหญ่ลูกเห็บ ที่ทันสมัย ซึ่ง พัฒนามาจากวิธีการนี้ การทำฝนเทียมหลังสงครามโลกครั้งที่สองทำขึ้นเพื่อพยายามกำจัดภัยคุกคามจากลูกเห็บ[ 13 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสหภาพโซเวียตซึ่งมีการอ้างว่าสามารถลดความเสียหายของพืชผลจากพายุลูกเห็บได้ 70–98% โดยการใช้ไอโอไดด์เงินในเมฆโดยใช้จรวดและกระสุนปืนใหญ่ [ 70 ] [ 71 ] แต่ผลเหล่านี้ไม่ได้รับการจำลองในการทดลองแบบสุ่มที่ดำเนินการในตะวันตก[ 72 ]มี 15 ประเทศที่ดำเนินโครงการระงับลูกเห็บระหว่างปี 1965 ถึง 2005 [ 13 ] [ 27 ]
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- Rogers และ Yau (1989). หลักสูตรย่อเกี่ยวกับฟิสิกส์ของเมฆ . แมสซาชูเซตส์: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3215-1.
- จิม เมซซาโนตเต (2007). พายุลูกเห็บ . สำนักพิมพ์แกเร็ธ สตีเวนส์. ISBN 978-0-8368-7912-4.
- สโนว์เดน ดไวต์ ฟลอรา (2003). พายุลูกเห็บในสหรัฐอเมริกา . สำนักพิมพ์ตำราเรียน. ISBN 978-0-7581-1698-7.
- Narayan R. Gokhale (1974). พายุลูกเห็บและการเติบโตของลูกเห็บ . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวยอร์ก. ISBN 978-0-87395-313-9.
- ดันแคน เชฟฟ์ (2001) น้ำแข็งและพายุลูกเห็บ . สำนักพิมพ์เรนทรี. ไอเอสบีเอ็น 978-0-7398-4703-9.
ลิงก์ภายนอก
- เครื่องมือวิจัยพายุลูกเห็บถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 2022 ที่Wayback Machineที่ hailtrends.com
- เอกสารข้อเท็จจริงเกี่ยวกับลูกเห็บ (ฉบับเก็บถาวร) จาก ucar.edu
- ภัยพิบัติทางสภาพอากาศและภูมิอากาศมูลค่าพันล้านดอลลาร์ของสหรัฐฯถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 26 กรกฎาคม 2018 ที่Wayback Machineบนเว็บไซต์ NOAA.gov