Mưa đá được hình thành như thế nào so với các loại mưa đông lạnh khác? Sự khác biệt chính giữa các loại mưa đông lạnh nằm ở cách chúng phát triển và kích thước tối đa của từng hạt.
Tuyết hình thành chủ yếu khi hơi nước biến thành đá mà không qua giai đoạn lỏng. Quá trình này được gọi là sự lắng đọng. Tuyết có thể hình thành trong dòng khí nhẹ của mây tầng hoặc ở độ cao lớn trong vùng rất lạnh của cơn giông. Bông tuyết mà hầu hết chúng ta thường thấy không phải là các tinh thể tuyết riêng lẻ mà thực chất là tập hợp của các tinh thể tuyết dính vào nhau. Các tập hợp này có thể phát triển đến kích thước rất lớn so với các tinh thể tuyết riêng lẻ.
Graupel là những viên nhỏ, mềm được hình thành khi các giọt nước siêu lạnh (ở nhiệt độ dưới 0°C) đóng băng trên một tinh thể tuyết, một quá trình được gọi là đóng băng. Nếu quá trình đóng băng diễn ra mạnh mẽ, tinh thể tuyết đóng băng có thể phát triển đến kích thước đáng kể nhưng vẫn nhỏ hơn 0.5 cm. Graupel còn được gọi là hạt tuyết hoặc Soft Hail (mưa đá mềm), vì các hạt graupel đặc biệt dễ vỡ và thường tan rã khi cầm nắm.
Mưa tuyết là các hạt băng nhỏ hình thành từ sự đóng băng của các giọt nước lỏng, chẳng hạn như hạt mưa. Ở mặt đất, mưa tuyết chỉ phổ biến trong các cơn bão mùa đông khi tuyết tan khi rơi xuống và nước tan chảy lại đóng băng thành mưa tuyết trước khi chạm đất. Trong cơn giông, mưa tuyết có thể xảy ra trên mức tan chảy nơi các giọt mây trở nên siêu lạnh và có thể đóng băng ngay lập tức khi tiếp xúc với các hạt mây hoặc mảnh vụn khác, chẳng hạn như các hạt bụi. Mưa tuyết còn được gọi là hạt băng.
Mưa đá là dạng mưa đông lạnh có thể phát triển đến kích thước rất lớn thông qua việc thu thập nước đóng băng trên bề mặt của hạt mưa đá. Hạt mưa đá bắt đầu như phôi, bao gồm graupel hoặc mưa tuyết, và sau đó phát triển về kích thước. Hạt mưa đá có thể có nhiều hình dạng khác nhau và bao gồm các cục u và vết sưng thậm chí có thể có hình dạng của các gai nhỏ. Hạt mưa đá phải có kích thước ít nhất là 0.5 cm.
Cơ quan Nghiên cứu Bão Quốc gia (NSSL) là đơn vị dẫn đầu và đóng góp chính vào sự phát triển khoa học và kỹ thuật của công nghệ radar thời tiết phân cực kép được lắp đặt trên tất cả các radar của Cơ quan Thời tiết Quốc gia. Radar phân cực kép có thể phân biệt giữa mưa, mưa đá, tuyết hoặc hạt băng bên trong các đám mây.
Các nhà khoa học của NSSL đang phát triển các thuật toán sẽ đưa ra ước tính về việc liệu lượng mưa có chạm đất hay không hoặc liệu nó có rơi ở dạng lỏng hay đông lạnh hay không. Thuật toán Phân loại Hydrometeor của NSSL, hay HCA, sử dụng công nghệ phân cực kép để tự động phân loại giữa mười loại tín hiệu radar bao gồm các hạt mưa lớn và mưa đá. Điều này giúp người dự báo nhanh chóng đánh giá sự kiện mưa và dự báo tốt hơn lượng mưa sẽ rơi.
Dự án Xác định Hiện tượng Khí tượng Gần Mặt đất (mPING) của NSSL cũng thu thập dữ liệu về các loại mưa. Tình nguyện viên được mời gửi báo cáo về những gì thực sự rơi xuống đất tại vị trí của họ. Dữ liệu này được sử dụng để tinh chỉnh các thuật toán radar phát hiện mưa đá và các dạng mưa đông lạnh khác. Điều này giúp nâng cao độ chính xác trong việc dự báo soft hail và các hiện tượng thời tiết nguy hiểm khác.
