Kraftiga uppströmmar — strömmar av stigande luft — vid kraftiga åskväder är en förutsättning för hagelbildning. Bredden på dessa uppströmmar kan vara en indikator på ett ökat hagelhot, enligt Penn State meteorologer.

"Hagel kan ha betydande socioekonomiska effekter på samhällen, sa Matt Kumjian, biträdande professor i meteorologi och atmosfärisk vetenskap vid College of Earth and Mineral Sciences som har undersökt miljöfaktorer som leder till ökad hagelproduktion.

Enligt försäkringsbranschen hagelstormar i USA står för mer än 1 miljard dollar i skador årligen, orsakar förödelse i hemmen, företag, bilar, flygplan och jordbruk. Nyligen, dessa totala skador har ökat när människor flyttar till hagelutsatta regioner. Den 12 april, 2016, en supercellstorm ödelade San Antonios storstadsområde med stora hagel, producerar cirka 1,36 miljarder dollar i skada.

"Det är viktigt för meteorologer att förstå vad som bidrar till hagelbildning och hageltillväxt så att vi kan förutsäga vilka stormar som kan utgöra ett farligare hagelhot, ", sa Kumjian. "Detta skulle tillåta oss att potentiellt minska risken för dessa stormar."

Ny forskning som Kumjian och Eli Dennis, doktorand i meteorologi, publiceras i Journal of the Atmospheric Sciences , tyder på att förändringar i miljömässig vertikal vindskjuvning påverkar tillväxten av "betydande" hagel - större än två tum i diameter. Vertikal vindskjuvning är variationen i vindhastighet eller vindriktning från botten till toppen av ett lager i atmosfären. Ju större skillnaden är i hastighet och/eller riktning, desto större skjuvning.

Hagel bildas när små partiklar som frusna regndroppar – haglembryon – förs in i en storms uppströms. När de väl stiger i uppgången, embryona växer när ytterligare flytande vatten fryser fast på dem.

När hagelstenarna blir större, de kräver starkare uppströmmar för att stödja sin vikt. Om uppgången är för svag, haglen kommer att falla ur stormen och ner till marken.

"Stärkare uppströmmar gör att hageln blir mycket större i storlek, " sa Kumjian. "Men, det finns mer i historien. Stormens struktur är kanske en viktigare bestämningsfaktor för hagelproduktion, men hur miljön förändrar strukturerna som bidrar till hageltillväxt och vägar som embryon kan ta är osäkert."

Tidigare forskning om hur miljöfaktorer påverkar hagelbildningen är begränsad, så Kumjian tog ett annat tillvägagångssätt.

"Vi bestämde oss för att bara fokusera på miljövindskjuvningens roll i hagelproduktion, för det är något som ingen någonsin har gjort, " Kumjian förklarade. "Vi trodde att det kunde finnas en länk att hitta."

Kumjians team genomförde sin forskning genom att använda datorsimuleringar för att skapa supercellstormar och justera mängden vindskjuvning i stormarnas miljöer.

"Vår mjukvara tillåter oss att skapa de idealiska förhållandena för supercellstormar, " sa han. "Därifrån, vi kan ändra vindskjuvning för att se effekterna på hageltillväxt i varje enskilt fall."

Kumjians forskning visade sig vara framgångsrik för att förstå vad som bidrar till hagelbildning.

"Genom att öka storleken på vindskjuvningen i miljön, vi fann att det finns en statistiskt signifikant förändring i mängden hagel som produceras, även med samma uppåtgående styrka, ", sa han. "Nyckelfaktorn var att uppgången var bredare i fall med ökad skjuvning, vilket ledde till en större volym av stormen som var gynnsam för hageltillväxt."

Kumjians forskning kan visa sig vara avgörande för att förutsäga vilka stormar som mest sannolikt har hagel som kan vara skadliga för människor och deras egendom. Dock, han vill analysera resultaten av att ändra andra variabler inom stormarna innan han drar några slutsatser.

"Våra första resultat har varit mycket uppmuntrande, och jag tror att vi bara skrapar på ytan när det gäller forskning om hageltillväxt, " sa Kumjian. "Jag är spänd på att se vart vi går härifrån."