冰雹是由强对流天气中积雨云内形成的固态降水。其形成需要三个核心条件：强烈上升气流、充足水汽供应和温度梯度变化。具体过程为：暖湿空气急速上升至0℃以下高空形成冰晶，这些冰晶在云中反复升降，通过吸附过冷水滴形成透明与不透明冰层交替的雹胚，当重量超过上升气流承载力时便坠落地面。

冰雹形成的科学原理可从气象动力学和微物理过程两方面阐释。从动力学角度看，夏季地表受热不均产生的热力对流是初始驱动力。当近地面气温超过30℃时，局部空气团可产生10-20米/秒的垂直上升气流，这种气流速度足以支撑直径5厘米的雹块悬浮。中国气象局观测数据显示，2024年华北平原一次强雹暴中，雷达测得最大上升气流达32米/秒，对应的雹块直径达8厘米。从微物理过程分析，冰雹生长遵循"干湿增长"机制：雹胚在-10℃至-20℃云层吸附过冷水滴时，若碰撞冻结速度较快则形成不透明疏松冰层（干增长），在-5℃至-10℃区域缓慢冻结则形成透明致密冰层（湿增长）。北京气象台通过切片观测发现，典型雹块通常包含4-7个明暗交替的生长层，每层厚度0.5-3毫米不等，记录显示多层结构雹块破坏力比单层结构高40%。

水汽输送对冰雹规模具有决定性影响。美国国家大气研究中心（NCAR）模型表明，当云中液态水含量超过3克/立方米时，冰雹直径可达预警级别（2厘米以上）。2025年5月长江中下游雹灾期间，探空仪测得大气可降水量达52毫米，为常年同期的1.8倍，这解释了该次灾害中出现大量网球大小雹块的原因。地形因素也至关重要，山脉迎风坡可使上升气流速度增强15%-25%，这也是青藏高原东缘年均雹日达30天以上的关键成因。

现代气象学研究证实，冰雹形成存在阈值效应。当云顶温度低于-40℃、垂直厚度超过8公里、中层风切变达5米/秒/公里时，成雹概率超过75%。欧洲中期天气预报中心（ECMWF）通过机器学习分析发现，这些参数组合对2小时内雹暴预测准确率达89%。值得注意的是，气候变化正在改变雹暴特征。IPCC第六次评估报告指出，全球变暖使大气持水能力每十年增加约7%，导致单个雹暴系统的水汽通量较20世纪增加22%，这可能解释近年来全球范围内巨型冰雹（直径>5厘米）事件频率上升的现象。