Sterke opwaartse stromingen - stromen van stijgende lucht - bij zware onweersbuien zijn een voorwaarde voor hagelvorming. De breedte van deze opwaartse stroming kan een aanwijzing zijn voor een verhoogde hageldreiging, volgens meteorologen van Penn State.

"Hagel kan aanzienlijke sociaaleconomische effecten hebben op gemeenschappen, " zei Matt Kumjian, assistent-professor meteorologie en atmosferische wetenschappen aan het College of Earth and Mineral Sciences, die milieufactoren heeft onderzocht die leiden tot verhoogde hagelproductie.

Volgens de verzekeringssector hagelbuien in de Verenigde Staten zijn goed voor meer dan $ 1 miljard aan schade per jaar, huizen verwoesten, ondernemingen, auto's, vliegtuigen en landbouw. Onlangs, deze schadetotalen zijn toegenomen naarmate mensen naar hagelgevoelige regio's verhuizen. Op 12 april, 2016, een supercell-storm verwoestte het grootstedelijk gebied van San Antonio met grote hagel, het produceren van ongeveer $ 1,36 miljard schade.

"Het is belangrijk voor meteorologen om te begrijpen wat bijdraagt ​​​​aan hagelvorming en hagelgroei, zodat we kunnen voorspellen welke stormen een gevaarlijker hagelbedreiging kunnen vormen, " zei Kumjian. "Dit zou ons in staat stellen om het risico van deze stormen mogelijk te verkleinen."

Nieuw onderzoek dat Kumjian en Eli Dennis, afgestudeerde student meteorologie, gepubliceerd in de Tijdschrift voor de Atmosferische Wetenschappen , suggereert dat veranderingen in de verticale windschering in de omgeving de groei van "aanzienlijke" hagel beïnvloeden - groter dan vijf centimeter in diameter. Verticale windschering is de variatie in windsnelheid of -richting van de onderkant naar de bovenkant van een laag in de atmosfeer. Hoe groter het verschil in snelheid en/of richting, hoe groter de afschuiving.

Hagel vormt zich wanneer kleine deeltjes zoals bevroren regendruppels - hagelembryo's - worden opgenomen in de opwaartse luchtstroom van een storm. Zodra ze stijgen in de opwaartse luchtstroom, de embryo's groeien als extra vloeibaar water op hen bevriest.

Naarmate de hagelstenen groter worden, ze hebben sterkere opwaartse stromingen nodig om hun gewicht te ondersteunen. Als de opwaartse luchtstroom te zwak is, de hagelstenen zullen uit de storm vallen en op de grond vallen.

"Door sterkere opwaartse stromingen kan de hagel veel groter worden, " zei Kumjian. "Echter, er is meer aan het verhaal. De structuur van de storm is misschien een belangrijkere determinant van de hagelproductie, maar hoe de omgeving de structuren verandert die bevorderlijk zijn voor hagelgroei en paden die embryo's kunnen nemen, is onzeker."

Eerder onderzoek naar de invloed van omgevingsfactoren op hagelvorming is beperkt, dus nam Kumjian een andere benadering.

"We hebben besloten om ons alleen te concentreren op de rol van windschering in het milieu bij de hagelproductie, want dat is iets dat nog nooit iemand heeft gedaan, ' legde Kumjian uit. 'We dachten dat er misschien een link te vinden was.'

Het team van Kumjian voerde zijn onderzoek uit met behulp van computersimulaties om supercelstormen te creëren en de hoeveelheid windschering in de omgevingen van de stormen aan te passen.

"Onze software stelt ons in staat om de ideale omstandigheden te creëren voor supercelstormen, "zei hij. "Vanaf daar, we kunnen windschering veranderen om de effecten op de hagelgroei in elk geval te zien."

Het onderzoek van Kumjian bleek succesvol te zijn om te begrijpen wat bijdraagt ​​​​aan hagelvorming.

"Door de omvang van de windschering in de omgeving te vergroten, we ontdekten dat er een statistisch significante verandering is in de hoeveelheid hagel die wordt geproduceerd, zelfs met dezelfde opwaartse kracht, " zei hij. "De belangrijkste factor was dat opwaartse luchtstromen breder waren in gevallen met verhoogde afschuiving, wat leidde tot een groter volume van de storm die gunstig was voor de hagelgroei."

Het onderzoek van Kumjian kan cruciaal blijken te zijn bij het voorspellen van welke stormen de meeste kans hebben op hagel die schadelijk kan zijn voor mensen en hun eigendommen. Echter, hij wil de resultaten analyseren van het veranderen van andere variabelen binnen de stormen voordat hij conclusies trekt.

"Onze eerste resultaten zijn zeer bemoedigend, en ik denk dat we nog maar aan de oppervlakte komen als het gaat om onderzoek naar hagelgroei, "zei Kumjian. "Ik ben opgewonden om te zien waar we vanaf hier naartoe gaan."