冰雹是在雷暴期間形成的，當時雨滴被推入雲層中較冷的區域，在那裡結冰。 一旦顆粒夠重，重力就會把它們拉回地球。 當它們落下時，就會長成冰雹，可能會傷人，並對房屋和汽車造成重大損壞。自1960 年代以來，科學家一直在研究冰雹是如何生長的，但這項研究通常需要將冰雹打碎。

加泰隆尼亞的科學家利用CT掃描技術對冰雹的內部結構有了新的認識，揭示了冰雹形成和生長的細節，挑戰了先前對冰雹規律性和密度的假設。

CT掃描揭示了冰雹的內部結構，有助於更好地了解和預測冰雹的形成。

 現在，加泰隆尼亞的研究人員使用電腦斷層掃描（CT）技術，對2022年夏天在伊比利亞半島東北部的一場強烈雷暴中降下的巨型冰雹進行了研究。 他們的研究成果最近發表在《環境科學前沿》（Frontiers in Environmental Science）上，為冰雹的解剖和生長提供了新的見解。

CTS 分析的三個樣本的三維影像。 資料來源：Farnell Barqué 等人，2024 年

加泰隆尼亞氣象局研究員、該研究的第一作者Carme Farnell Barqué 說：”我們的研究表明，CT 掃描技術能夠在不破壞樣本的情況下觀察冰雹的內部結構。這是我們第一次直接觀察到冰雹的整個內部結構，這可以為改進冰雹形成預報提供線索。

2022 年8 月30 日暴風雨襲擊加泰隆尼亞後，研究人員在當地目擊者的幫助下追蹤暴風雨的路徑，並從將冰雹保存在冰箱中的觀察者那裡收集冰雹。 其中一些冰雹直徑達12 公分。

回到實驗室後，使用牙科診所的設備對隨機選取的三個冰雹進行了掃描。 這項研究得到了艾瓜研究學院和Agència de Gestió d’Ajuts Universitaris i de Recerca 的資助。

CTS 分析方法範例圖。 左側顯示的是三維體積，右側顯示的是分割體積的各種幻燈片。 圖片來源：Farnell Barqué 等人，2024 年

資深作者、巴塞隆納大學研究員澤維爾-烏貝達（Xavier Úbeda ）教授說：”我們希望使用一種技術，在不破壞樣本的情況下，提供有關冰雹內部層的更多信息。我們沒想到會獲得如此清晰的影像。

透過CT掃描（一種利用旋轉X光機產生三維影像的技術），研究人員了解了冰雹的外部和內部結構。 每個冰雹的512 張圖像（稱為”切片”）顯示了冰雹核心和不同層的位置。 “CT掃描提供了與密度相關的信息，使我們能夠識別與冰雹生長階段相關的不同冰雹層。 它們還有助於我們了解冰雹的形成過程，”合著者、巴塞羅那大學研究員哈維爾-馬丁-維德教授解釋。

研究人員發現，即使冰雹從外表看似近乎完美的球體，其內部的軸和平面也可能是不規則的。 此外，冰雹的核心並不位於中心，尤其是球形冰雹。 “我們的研究表明，胚胎可以遠離中心。” 加泰隆尼亞氣象局的Tomeu Rigo Ribas 博士指出：” 這一事實意味著冰雹石可以在三個方向上異質生長。”

收集冰雹的現場工作。 A：測量冰雹。 B：為每塊冰雹貼上標籤，以便辨識。 C: 將冰雹真空包裝，以保持其最佳特性。 D: 用於將冰雹從暴風地點運送到實驗室的箱子。 圖片來源：Farnell Barqué 等人，2024 年

他們還發現，不同的層具有不同的密度水平，其中兩個樣本的部分較厚，這表明這是冰雹落下時冰雹朝下的一面。

這些對冰雹內部的洞察推翻了先前的假設。 法內爾-巴爾奎說：”到目前為止，人們一直認為超大型冰雹只能具有不規則的形狀。 然而，我們觀察到外部和內部形狀可能不同，在一個案例中，我們證明樣本呈現異質生長，但外部形狀卻很規則。

研究人員說，不過，製作CT掃描的成本很高，而且有些影像顯示的異常情況他們還不清楚。 由於預計未來會發生更多對經濟和人類影響更大的巨型冰雹事件，他們相信他們的工作可以提供新的訊息，幫助減輕對社會的傷害。

編譯自/ ScitechDaily