【正文】 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 1 云的觀測 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 2 概述 、什么是云？ – 云是懸浮在大氣中的小水滴 或 冰晶微粒 或 二者混合的可見聚合物。 – 有時也包含一些較大的雨滴及冰、雪粒。 – 底部不接觸地面。（和霧的主要區(qū)別） 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 3 ? 、形成云的基本過程 云的形成過程就是空氣中的 水汽由各種原因達到過飽和而發(fā)生凝結(jié)或凝華的過程。 形成云的條件 =凝結(jié)核 +水汽過飽和 大氣中一般不缺少凝結(jié)核，因此形成云的最關(guān)鍵問題：水汽過飽和 一般來說，空氣中水汽達到過飽和的方式： （ 1）水汽含量不變，空氣降溫冷卻 （ 2）空氣溫度不變，增加水汽含量 概述 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 4 ? 對云的形成來說，降溫冷卻過程是其主要過程，靠增加水汽含量來形成云，機會極少。降溫冷卻過程的方式： （ 1）絕熱上升冷卻：上升運動 ?局地對流上升 ?大范圍斜升 ?波動上升 （ 2）混合冷卻 （ 3）輻射冷卻 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 5 概述 、為什么要觀云？ – 云的生成、外形特征、量的多少、分布及其演變，不僅反映了當時大氣的運動、穩(wěn)定程度和水汽狀況等，而且也是預(yù)示未來天氣變化的重要征兆之一。 – 正確觀測、分析云的變化，是了解認識大氣物理狀況，掌握天氣變化規(guī)律的一個重要因素。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 6 概述 ? 云的形成與演變和天氣變化有著密切的聯(lián)系： – 大量的高云出現(xiàn)，常常與大范圍的天氣系統(tǒng)，如氣旋、鋒面活動，有密切聯(lián)系。 – 夏季積云狀高積云（堡狀、絮狀）的出現(xiàn)，也常是雷雨天氣的前兆。 – 我國民間，很早就有許多有關(guān)云的天氣諺語，作為觀測云和預(yù)報天氣的依據(jù)： 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 7 ? 《 詩經(jīng) 小雅 信南山 》 中有“ 上天同云，雨雪 ” ? 唐代李肇 《 國史補 》 中，有“ 暴風(fēng)之候，有炮車云 ” ? 唐代黃子發(fā) 《 相雨書 》 中，有“ 云若魚鱗，次日風(fēng)最大” ? 魚鱗天，不雨也風(fēng)顛（ 卷積云 ） ? 天上鉤鉤云，地上雨淋淋（ 鉤卷云 ） ? 滿天亂飛云，雨雪下不停（惡劣天氣下的 碎雨云 ） ? 饅頭云，天氣晴（ 淡積云 ） ? 火燒烏云蓋，大雨來得快（ 積雨云 ） ? 炮臺云，雨淋淋（ 堡狀高積云 ） ? 棉花云，雨快臨（ 絮狀高積云 ） ? 天上灰布云，下雨定連綿（ 雨層云 ） ? 黑云黃云土紅云，翻來覆去亂攪云，多有 雹子災(zāi)嚴重 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 8 ? 云的觀測對航空也很重要： – 如飛機確定飛行高度時要考慮云量、云高和云狀。 ? 在人工影響天氣中，也要根據(jù)云的性質(zhì)來決定所采取的方法。 – 如人工降雨或人工消雹。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 9 概述 、云的觀測內(nèi)容和要求 ? 云的觀測主要是： – 判定云狀 – 估計云量 – 測定云高 – 選定云碼 ? 要求： – 云的觀測應(yīng)注意它的連續(xù)演變。 – 云的觀測應(yīng)盡量選擇在能看到全部天空及地平線的開闊地點或平臺上進行。 – 觀測云時，如陽光較強，須戴黑色（或暗色）眼睛。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 10 云狀的判定 云狀分類： – 云狀的分類方法：發(fā)生學(xué)分類、形態(tài)學(xué)分類 – 形態(tài)學(xué)分類：按云的外形特征、結(jié)構(gòu)特點和云底高度將云分成四族十屬，每屬又分成若干亞屬、種、類等（ 1957年以前國際通用）。我國現(xiàn)行地面氣象觀測規(guī)范參照此種分類，將云分為三族，十屬，二十九類。 – 發(fā)生學(xué)分類：按云形成的物理過程以及相應(yīng)具有的形態(tài)特征分為積狀云、層狀云、波狀云三類。 ?積狀云：積云、積雨云、卷云 ?層狀云：卷層云、高層云、雨層云、層云 ?波狀云：卷積云、高積云、層積云 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 11 云狀的判定 云族 云屬 國際簡寫 國際名 (拉丁文學(xué)名) 云底平均高度 低 族 ① 積云 ② 積雨云 ③ 層積云 ④ 雨層云 ⑤ 層云 Cu Cb Sc Ns St Cumulus Cumulonimbus Stratuscumulus Nimbostratus Stratus 2500米以下 中 族 ① 高積云 ② 高層云 Ac As Altocumulus Altostratus 2500~5000米 高 族 ① 卷云 ② 卷層云 ③ 卷積云 Ci Cs Cc Cirrus Cirrocumulus Cirrostratus 5000米以上 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 12 積狀云 ? 低空積狀云：積云 Cu、積雨云 Cb ? 高空積狀云：卷云 Ci ? 生成條件：生于不穩(wěn)定的大氣層結(jié)中，在熱力或動力的作用下，抬升到凝結(jié)高度成云。 ? 低空積狀云的特征：有垂直的發(fā)展，分離散處、個體明顯，云底高度＜ 1500m ，由水滴構(gòu)成，發(fā)展旺盛時頂部有冰晶。 ? 高空積狀云的特征：生于 5000米以上，由冰晶組成，由于高空風(fēng)大，水汽少，冰晶在高空風(fēng)的作用下，被吹分散開，呈絲縷狀或云片、團簇。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 13 積狀云 積云（ Cu） ? 典型特征：水平的底邊、圓弧形的頂端 垂直的發(fā)展 個體分明，分離散處 ? 聚集態(tài)： 由水滴組成，但有時可伴有冰晶 ? 形成及外形特征原因：它主要是由空氣對流上升冷卻使水汽發(fā)生凝結(jié)而形成的。 積云的外形特征與空氣對流運動的特點緊密相聯(lián)。一團空氣上升，在開始時它的內(nèi)部水汽含量和溫度的水平分布基本上是均勻的，從而水汽產(chǎn)生凝結(jié)的高度是一致的，因此，一塊積云具有水平的底部。由于在形成階段，云內(nèi)為上升氣流且云頂中央上升氣流最強，四周較弱，云外為下沉氣流，造成積云具有圓拱形向上凸起的頂部以及明顯的輪廓。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 14 積云（ Cu） ? 積云主要出現(xiàn)在春末 —秋末，熱的季節(jié)溫度高，水汽充沛，大氣層結(jié)不穩(wěn)定， Cu一旦發(fā)展，可以很旺盛。 Cu一般是由熱力作用形成，日變化大，上午興起 → 午后旺盛 → 傍晚消散。 ? 積云通常在濕潤地區(qū)和熱帶地區(qū)出現(xiàn)，但有時也會在干燥地區(qū)出現(xiàn)。除非積云變成積雨云，否則不會出現(xiàn)陣雨，尤為正午后形成的云堆和積雨云表示陣雨很可能出現(xiàn)。 ? 由于對流運動的強度不同，所以對流云垂直發(fā)展的厚度也不同，一般積云可分為淡積云、濃積云 (以及碎積云 )，取決于對流高度和凝結(jié)高度的配置。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 15 積云（ Cu） 1. 淡 積 云 (Cu hum) 生成條件：不穩(wěn)定的大氣層結(jié) 外形： 具備積云的特征 （水平底邊、圓弧頂、 垂直發(fā)展、個體分明） 水平寬度＞垂直厚度 色澤： 呈白色，有時有淡影 日變化：日變化明顯，上午興起 → 午后旺盛 → 傍晚消散 降水： 不降水 聚集態(tài)：水滴或過冷水滴 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 16 左圖：天氣晴朗，午后淡積云分散在低空，個體較小，底部平整有陰影，云頂凸起，由于天氣干燥，淡積云的邊界非常清淅。 右圖：淡積云個體較小，底部平整有陰影，云頂凸起，水平寬度大于垂直高度。因受高空風(fēng)的影響，云體頂部呈右高左低狀態(tài)，邊緣被風(fēng)吹碎。由于透視原因靠天邊的淡積云密集成行。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 17 左圖：藍色的天空 , 漂浮著一朵朵白色的淡積云，個體較小，云底較平有陰影，云頂凸起，水平寬度大于垂直高度。 右圖：發(fā)展中的淡積云，云底平整，略有淡影。上部幾塊云云頂呈圓弧形凸起。遠處幾塊較扁平。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 18 積云（ Cu） 2. 碎 積 云（ Fc） 生成條件：可以是剛剛形成的積云的雛形，也可以是淡積云被風(fēng)吹散或 Cu消散。 外形：破碎的不規(guī)則的積云塊（片），個體不大，形狀多變。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 19 左圖：夏季天氣晴朗，暖濕空氣受八達嶺山地抬升的作用，凝結(jié)成大小不勻的碎積云，不斷的由南向北飄移。云塊較大的碎積云將逐漸發(fā)展成淡積云。 右圖：圖中的碎積云邊緣破碎，零散的分布在低空，云體變化較快，正逐漸發(fā)展成淡積云。右側(cè)山頂上空的初生淡積云，受山地氣流影響底部略微向上傾斜。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 20 右圖：海面上形成眾多淡積云和碎積云，淡積云個體較大，邊緣有些零散，由于逆光淡積云云體呈暗灰色，碎積云個體很小，云體零散而形狀多變，遠處高空是勻卷層云。 左圖：早晨在海面上產(chǎn)生了個體很小、輪廓也不完整、邊緣破碎、云形多樣的碎積云和初生的淡積云。由于逆光云體呈暗灰色。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 21 積云（ Cu） 3. 濃 積 云（ Cu cong） 生成：空氣對流運動旺盛時(垂直速度強盛時可達 1520m／ s)形成的積云，常由 CUHUM發(fā)展而來 外形：頂部呈重疊的圓弧形凸起，很象花椰菜；垂直發(fā)展旺盛時，個體臃腫、高聳，在陽光下邊緣白而明亮。垂直高度＞水平寬度 降水：有時可產(chǎn)生陣性降水。 大氣探測基礎(chǔ) 二零壹零年三月 22 外形產(chǎn)生原因：由于云內(nèi)的升速大而不一致，形成水平梯度，從而產(chǎn)生強烈的渦旋，使云呈團狀云泡升起，又由于云泡的此起彼落，一個云泡向上發(fā)展時，由于卷挾、蒸發(fā)或下沉氣流等多種原因，升至一定程度就不能再升，浮力減弱了，甚至變?yōu)樨撝?，于是產(chǎn)生云泡下塌等現(xiàn)象。這種下塌現(xiàn)象出現(xiàn)于云頂局部，并不影響下部的云泡繼續(xù)上升，使能使新云泡在上升時偏向。在地面看云，就像花椰菜形狀。 云幞：在濃積云迅速發(fā)