晴朗天空里那白白的,和阴雨天那乌黑的都称作云。它们让天空变化莫测。人们常常看到天空有时碧空无云,有时白云朵朵,有时又是乌云密布。为什么天上有时有云,有时又没有云呢?云究竟是怎样形成的呢? 它又是由有什么组成的?
漂浮在天空中的云彩是由许多细小的水滴或冰晶组成的,有的是由小水滴或小冰晶混合在一起组成的。有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒,云的底部不接触地面,并有一定厚度。 云的形成主要是由水汽凝结造成的。 从地面向上十几公里这层大气中,越靠近地面,温度越高,空气也越稠密;越往高空,温度越低,空气也越稀薄。
另一方面,江河湖海的水面,以及土壤和动、植物的水分,随时蒸发到空中变成水汽。水汽进入大气后,成云致雨,或凝聚为霜露,然后又返回地面,渗入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸发(汽化),再凝结(凝华)下降。周而复始,循环不已。
水汽从蒸发表面进入低层大气后,这里的温度高,所容纳的水汽较多,如果这些湿热的空气被抬升,温度就会逐渐降低,到了一定高度,空气中的水汽就会达到饱和。如果空气继续被抬升,就会有多余的水汽析出。如果那里的温度高于0°C,则多余的水汽就凝结成小水滴;如果温度低于0°C,则多余的水汽就凝化为小冰晶。在这些小水滴和小冰晶逐渐增多并达到人眼能辨认的程度时,就是云了。
雷雨云
人们通常把发生闪电的云称为雷雨云,其实有几种云都与闪电有关,如层积云、雨层云、积云、积雨云,最重要的则是积雨云,一般专业书中讲的雷雨云就是指积雨云。 云的形成过程是空气中的水汽经由各种原因达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程。使空气中水汽达到饱和是形成云的一个必要条件,其主要方式有: (1) 水汽含量不变,空气降温冷却; (2) 温度不变,增加水汽含量; (3) 既增加水汽含量,又降低温度。 但对云的形成来说,降温过程是最主要的过程。而降温冷却过程中又以上升运动而引起的降温冷却作用最为普遍。 积雨云就是一种在强烈垂直对流过程中形成的云。由于地面吸收太阳的辐射热量远大于空气层,所以白天地面温度升高较多,夏日这种升温更为明显,所以近地面的大气的温度由于热传导和热辐射也跟着升高,气体温度升高必然膨胀,密度减小,压强也随着降低,根据力学原理它就要上升,上方的空气层密度相对说来就较大,就要下沉。热气流在上升过程中膨胀降压,同时与高空低温空气进行热交换,于是上升气团中的水汽凝结而出现雾滴,就形成了云。在强对流过程中,云中的雾滴进一步降温,变成过冷水滴、冰晶或雪花,并随高度逐渐增多。在冻结高度(-10摄氏度),由于过冷水大量冻结而释放潜热,使云顶突然向上发展,达到对流层顶附近后向水平方向铺展,形成云砧,是积雨云的显著特征。 积雨云形成过程中,在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下,正负电荷分别在云的不同部位积聚。当电荷积聚到一定程度,就会在云与云之间或云与地之间发生放电,也就是人们平常所说的"闪电"。
雷电以其巨大的破坏力给人类社会带来了惨重的灾难,尤其是近几年来,雷电灾害频繁发生,对国民经济造成的危害日趋严重。我们应当加强防雷意识,与气象部门积极合作,做好预防工作,将雷害损失降到最低限度。
一:云的成因分类
云形成于当潮湿空气上升并遇冷时的区域。这可能发生在:
锋面云 锋面上暖气团抬升成云
地形云 当空气沿着正地形上升时
平流云 当气团经过一个较冷的下垫面时,例如一个冷的水体
对流云 因为空气对流运动而产生的云
气旋云 因为气旋中心气流上升而产生的云
二:云的形态分类 简单来说,云主要有三种形态:一大团的积云、一大片的层云和纤维状的卷云。
而科学上云的分类最早是由法国博物学家尚·拉马克(Jean Lamarck)于1801年提出的。1929年,国际气象组织以英国科学家路克·何华特(Luke Howard)于1803年制定的分类法为基础,按云的形状、组成、形成原因等把云分为十大云属。而这十大云属则可按其云底高度把它们划入三个云族:高云族、中云族、低云族。另一种分法则将积云与积雨云从低云族中分出,称为直展云族。这里使用的云底高度仅适用于中纬度地区。(除英美等国外,世气组织与各国一般采用国际单位制。)
高云族 高云形成于六千米以上高空,对流层较冷的部份。分三属,都是卷云类的。在这高度的水都会凝固结晶,所以这族的云都是由冰晶体所组成的。高云一般呈纤维状,薄薄的并多数会透明。
·卷云(Ci,Cirrus) 云体具有纤维状结构,色白无影且有光泽,日出前及日落后带黄色或红色,云层较厚时为灰白色。卷云又分成4类: 毛卷云:云丝分散,纤维结构明晰,状如乱丝、羽毛、尾等。 密卷云:云丝密集、聚合成片。 钩卷云:云丝平行排列,顶端有小钩成小团,类似逗号。 伪卷云:已脱离母体之积雨云顶部冰晶部分,云体大而浓密,经常呈铁砧状。
·卷层云(Cc,Cirrocumulus) 云体均勾成层、透明或乳白色,透过云层日、月轮廓清晰可见,地物有影,常有晕。卷层云又可分成2类: 均卷层云:云幕薄而均匀,看不出明显的结构。 毛卷层云:云幕的厚度不均匀,丝状纤维组织明显。
·卷积云(Cs,Cirrostratus) 云块很小,呈白色细鳞、片状,常成行或成群,排列整齐,似微风吹过水面所引起的小波纹。卷积云只有1类。
中云族 中云于二千五百米至六千米的高空形成。它们是由过度冷冻的小水点组成。
·高层云(As,Altostratus) 云体均匀成层,呈灰白色或灰色,布满全天。高层云又可分成2类: 透光高层云:云层较薄,厚度均匀,呈灰白色,日、月被掩轮廓模糊,似隔一层毛玻璃。 蔽光高层云:云层较厚,足灰色,底部可见明暗相间的条纹结构,日、月被掩,不见其轮廓。
·高积云(Ac,Altocumulus) 云块较小,轮廓分明。薄云块呈白色,能见日、月轮廓;厚云块呈灰暗色,日、月轮廓不辩。呈扁圆形、瓦块状、鱼鳞或水波状的密集云条。成群、成行、成波状沿一个或两个方向整齐排列。高积云又可分成6类: 透光高积云:云块较薄,个体分离、排列整齐,云缝处可见兰天;即使无缝隙,云层薄的部分,也比较明亮。 蔽光高积云:云块较厚,排列密集,云块间无缝隙,日、月位置不辨。 荚状高积云:云块呈白色,中间厚,边缘薄,轮廓分明,孤立分散,形如豆荚或呈柠檬状。 堡状高积云:云块底部平坦,顶部突起成若干小云塔,类似远望的城堡。 絮状高积云:云块边缘破碎,很象破碎的棉絮团。 积云性高积云:云块大小不一,呈灰白色,外形略有积云特性,由衰退的浓积云或积雨云扩展而成。
低云族 包括层积云、层云、雨层云、积云、积雨云五属(类),其中层积云、层云、雨层云由水滴组成,云底高度通常在2,500米以下。大部分低云都可能下雨,雨层云还常有连续性雨、雪。而积云、积雨云由水滴、过冷水滴、冰晶混合组成,云底高度一般也常在2,500米以下,但云顶很高。积雨云多下雷阵雨,有时伴有狂风、冰雹。
·层积云 (Sc,Stratocumulus) 云块一般较大,其薄厚或形状有很大差异,常呈灰臼色或灰色,结构较松散。薄云块可辨出日、月位置;厚云块则较阴暗。有时零星散布,大多成群、成行、成波状沿一个或两个方向整齐排列。层积云又可分成5类: 透光层积云:云块较薄,呈灰白色,排列整齐,缝隙处可以看见蓝天,即使无缝隙,云块边缘也较明亮。 蔽光层积云:云块较厚;显暗灰色,云块间无缝隙,常密集成层,布满全天,底部有明显的波状起伏。 积云性层积云:云块大小不一,呈灰白或暗灰色条状,顶部有积云特征,由衰退的积云或积雨云展平而成。 荚状层积云:云体扁平,常由傍晚地面四散的受热空气上升而直接形成。 堡状层积云:云块顶部突起,云底连在一条水平线上,类似远处城堡。
·层云(St,Stratus) 云体均勾成层,呈灰色,似雾,但不与地接,常笼罩山腰。层云又可分成2类: 层云:云体均勾成层,呈灰色,似雾,但不与地接,常笼罩山腰。 碎层云:由层云分裂或浓雾抬升而形成的支离破碎的层云小片。
·雨层云(Ns,Nimbostratus) 云体均匀成层,布满全天,完全遮蔽日、月,呈暗灰色,云底常伴有碎雨云,降连续性雨雪。雨层云又可分成2类: 雨层云:云体均匀成层,布满全天,完全遮蔽日、月,呈暗灰色,云底常伴有碎雨云,降连续性雨雪。 碎雨云:云体低而破碎,形状多变,呈灰色或暗灰色,常出现在雨层云、积雨云及蔽光高层云下,系降水物蒸发,空气湿度增大凝结而形成。
直展云族 直展云有非常强的上升气流,所以它们可以一直从底部长到更高处。带有大量降雨和雷暴的积雨云就可以从接近地面的高度开始,然后一直发展到七万五千尺的高空。在积雨云的底部,当下降中较冷的空气与上升中较暖的空气相遇就会形成像一个个小袋的乳状云。薄薄的幞状云则会在积雨云膨胀时于其顶部形成。
·积云(Cu,Cumulus) 个体明显,底部较平,顶部凸起,云块之间多不相连,云体受光部分洁白光亮,云底较暗。积云又可分成3类: 淡积云:个体不大,轮廓清晰,底部平坦,顶部呈圆弧形凸起,状如馒头,其厚度小于水平宽度。 浓积云:个体高大,轮廓清晰,底部平而暗,顶部圆弧状重叠,似花椰菜,其厚度超过水平宽度。 碎积云:个体小,轮廓不完整,形状多变,多为白色碎块,系破碎或初生积云。
·积雨云(Cb,Cumulonimbus) 云浓而厚,云体庞大如高耸的山岳,顶部开始冻结,轮廓模糊,有纤维结构,底部十分阴暗,常有雨幡及碎雨云。积雨云又可分成2类: 秃积雨云:云顶开始冻结,圆弧形重叠,轮廓模糊,但尚未向外展。 鬃积雨云:云顶有白色丝状纤维结构,并扩展成为马鬃状或铁砧状,云底阴暗混乱。
凝结尾迹是指当喷射飞机在高空划过时所形成的细长而稀薄的云。
夜光云非常罕见,它形成于大气层的中间层,只能在高纬度地区看到。
每一种云都有它的特殊性,但不是一成不变的。在一定条件下,这一种云可以转变为那一种云,那一种云又可以转变为另一种云。例如淡积云可以发展成浓积云,再发展成积雨云;积雨云顶部脱离成为伪卷云或积云性高积云;卷积云降低成高层云;而高层云降低又可变成雨层云。
|
|