李時珍(1518~1593)

[拼音]:yun

[英文]:clouds

由大量細微的水滴或冰晶組成的、懸浮在大氣中的可見聚合體。它通常不接觸地面,接地時則稱為霧。由於大氣壓力隨高度的增加不斷降低,空氣上升時將膨脹而冷卻,飽和水汽壓也隨著降低,當空氣中水汽達到飽和並凝結成大量細微的水滴,飄浮在空中時,就形成雲。溫度低於0℃的雲,往往由小水滴(過冷水滴)和冰晶組成(見雲和降水微物理學)。

雲的外觀千姿百態(見彩圖)其變化常反映大氣的結構和天氣的演變,如大氣鉛直溫度的情況,陰、晴、多雲和暴雨、冰雹、龍捲、颱風等天氣情況。來自雲層的降水,是維持生命所需的重要水源。雲的運動可表明氣流的移向和移速。雲層的覆蓋,影響著太陽對地面的輻射,從而影響著氣候和作物的生長(見大氣環流的能量平衡和轉換、溫室效應、農業氣象學)。雲和降水對太陽光的折射和散射,將形成暈、華、虹、霓、峨眉寶光等絢麗多彩的大氣光象。雲間有時還發生激烈的放電,出現閃電、雷擊等現象。人們往往依據雲的外觀及其光電現象等,來預報區域性地區的天氣變化。

早在19世紀初,英國L.霍華德依據各種雲的外觀,把雲分成不同型別。至今在氣象觀測中,還採用他提出的雲的名稱。至於雲的微觀本質,是在19世紀末,用顯微鏡觀察之後,才被確認。隨著科學技術的發展,人們用氣球和飛機等,進入雲中直接觀測其微觀結構,用雷達等觀測其巨集觀演變,還用衛星雲圖瞭解全球範圍的雲系分佈和演變,由此對雲的認識,越來越全面和深入。

雲的分類

在氣象觀測中,按雲的高度和外形,將雲分為高雲、中雲、低雲、直展雲四族和捲雲、卷積雲、卷層雲、高積雲、高層雲、層積雲、層雲、雨層雲、積雲、積雨雲十屬(見氣象要素)。在雲和降水物理學中,則按雲的物理特徵進行分類:

(1)按動力特徵分類。因空氣對流而形成的鉛直髮展的雲,稱為對流雲或積狀雲;大範圍空氣輻合而緩慢抬升時,形成一種水平延展且均勻成層的雲,稱為層狀雲(見雲動力學)。

(2)按溫度特徵分類。雲體的溫度都高於0°C的雲,稱為暖雲;雲體的溫度都低於0°C的雲,稱為冷雲。

(3)按微結構分類。完全由水滴組成的雲,稱為水雲;完全由冰晶組成的雲,稱為冰雲;由水滴和冰晶共同組成的雲,稱為混合雲。

雲的生成和巨集觀特徵

雲的產生和發展往往同天氣系統或特定的地形有關。伴隨各種天氣系統將出現相應的各種雲組成的體系,稱雲系。如鋒面雲系、颱風雲系等。

層狀雲

在氣旋和鋒面等天氣系統中,空氣在大範圍內輻合,緩慢抬升,可生成大範圍的層狀雲系。如果水汽供應充分,則所生成的雲系深厚,在鉛直方向可出現雲層各厚達1~2公里的多層次結構,自上而下依次為捲雲、卷層雲、高層雲、雨層雲或層積雲,再下面,尚可有因降水蒸發再凝結而生成碎雨雲。高層雲或層積雲中,有時可降零星的雨或雪;雨層雲則常產生持續性的降水。

晴空夜晚,每當風速比較小時,近地面層的空氣,往往因輻射冷卻而降溫,加上湍流混合作用,可使低空幾百米厚的空氣中的水汽,達到飽和狀態而生成層雲或霧。

對流雲

積雲和積雨雲,都出現在大氣不穩定的條件下(見大氣靜力穩定度)。低窪或向陽地方的溼空氣受太陽輻射加熱,將局地抬升,形成尺度在幾十米到幾百米之間的泡狀或柱狀的上升氣流。這種對流上升的溼熱空氣和周圍的乾冷空氣混合時,逐漸喪失上升的能力。但如果有足夠大的抬升力,並有合適的大氣溫度層結相配合,上升的氣流就能夠達到凝結高度,即空氣中水汽達到飽和並開始凝結的高度。這時因水汽凝結而釋放的潛熱,將供給雲體進一步上升的能量,使上升的雲體形成積雲。開始形成的積雲比較薄,稱為淡積雲。當大氣中有深厚的不穩定層結時,淡積雲將進一步向上發展,形成濃積雲。如果雲體達到0°C層以上,可因過冷水滴凍結;釋放潛熱,使雲體繼續發展,而形成龐大高聳的、頂部有冰晶絲縷結構的積雨雲。在強烈不穩定的天氣條件下(常有冷空氣活動相配合),積雨雲可進而發展成中尺度對流風暴,伴隨著大風、暴雨、雷暴、冰雹、龍捲等天氣。

地形雲

當氣流受山地所阻,被迫抬升時,如果有充足的水分,就會膨脹冷卻,而在山的上空形成位置比較固定的地形雲。越過山巒的氣流,在山後可形成波動,它甚至可以擴充套件到高達十公里左右的高空。如果溼空氣在波鋒處因抬升而膨脹冷卻,使水汽達到飽和狀態,就形成一種位置少變、走向順著地形的條帶狀的波狀雲。(見圖)大氣的波狀運動,也可出現在高空逆溫層或者強風速切變區,有時能夠生成卷積雲和高積雲。

其他雲

除上述各主要雲型外,還有幾種特殊的雲,①貝母雲和夜光雲。它們都常見於高緯度地區。貝母雲又稱珠母雲,距地面20~30公里,雲層有珍珠般的色澤。夜光雲距地面75~90公里,出現在黃昏後的夜空,雲薄而有銀色光澤。

(2)飛機尾跡。飛機在飛行中,其尾部有時拖出白煙狀的凝結物,稱為飛機尾跡。它是水汽在飛行軌跡上凝結而成的特殊雲。飛機排出的高溫廢氣中,含有大量的水汽,它們同冷空氣混合之後,溫度降低,水汽達到飽和狀態,就凝結成雲。飛機尾跡一般在氣溫低於-40°C而溼度較大的氣層中出現,寬度一般為幾十米,可以存在幾十分鐘,但當同時有捲雲存在時,可達數小時。

(3)火山煙雲和放射性煙雲。火山爆發或核彈爆炸時,釋放大量的熱能,形成了高溫氣塊。它在迅速上升的過程中膨脹冷卻,使其中的水汽凝結成雲滴,同煙塵一起,形成火山煙雲或放射性煙雲。它們所及的高度往往達到對流層頂,有時甚至達到平流層。

雲的微結構

雲中水滴(雲滴)的大小不同,其半徑為幾微米至 100微米。單位體積中雲滴的數量隨雲滴大小的分佈,稱為雲滴譜。單位體積中雲滴的總數,稱為雲滴濃度,一般為101~103個/釐米3。在大陸性氣團中,雲滴平均半徑小而濃度大;在海洋性氣團中,雲滴平均半徑大而濃度小。雲中還有半徑大於100微米的水滴,它們實際上是未降離雲體的雨滴。至於雲中的冰晶、雪晶及其他固態粒子的形態,因生長條件不同而異。雲中冰晶的濃度從每升不足一個至每升幾百個,變化範圍很大。

單位體積的雲體中,水滴或冰晶所含的水量總和,稱為雲的含水量,一般為101~100克/米3。含水量的大小因雲的型別、發展階段和在雲中所處的部位不同而有很大的差別。純冰晶雲的含水量可小於10-1克/米3,而積雨雲則可達100~101克/米3。

參考書目

中央氣象局:《中國雲圖》,科學出版社,北京,1972。

R.Scorer,Cloud of the World,Lothian Publ.,Mel-bourne,1972.

F.H.Ludlam,R.S. Scorer,Cloud Study-a Picture Guide,John Murray,London,1957.

參考文章

雲服務的客觀效果是什麼?雲技術什麼是雲端儲存?雲技術IBM,谷歌,雅虎都有云計算,這些雲端計算有什麼區別嗎?雲技術什麼是雲裝置供應商?雲技術軟體廠商如何開展雲端計算業務?雲技術杭州雲端計算如何規劃?雲技術什麼是公有云?雲技術安全防範工程施工中雲臺、解碼器安裝規定有哪些?電氣技術雲霧茶的由來飲食紅外捲雲天文天體