雲族

雲族

根據云層經常出現的高度對雲進行的分類。國際間將雲的種類區分為四族:高雲族、中雲族、低雲族和直展雲族。

雲族(cloud etage)

具體地講,雲的形態主要有以下幾種:

高雲族中雲族低雲族直展雲族其他
捲雲(Ci) 捲積雲(Cc) 卷層雲(Cs) 高積雲(Ac) 高層雲(As) 層雲(st) 雨層雲(Ns) 層積雲(Sc) 積雲(Cu) 積雨雲(Cb) 凝結尾跡 夜光雲 火成雲 波狀雲

凝結尾跡是指當噴氣飛機在高空划過時所形成的細長而稀薄的雲。

夜光雲非常罕見,它形成於大氣層的中間層,只能在高緯度地區看到。

直展雲族

直展雲族的雲底是在低雲族的範圍內,可是雲頂可以延伸至中雲族甚至高雲族的範圍。它反映出上升氣流非常旺盛。

(1)積雲

因為積雲外表蓬鬆,像一堆剛擠出來的奶油,很容易識別。它個體明顯,底部較平,頂部凸起,雲塊之間多不相連,雲體受光部分潔白光亮,雲底較暗。

積雲由單種雲形成,銜接在一起成雲街;或者層巒疊嶂地疊在一起,貌似層雲。積雲主要在白天形成,因為陽光使空氣變熱,反過來,地面也使空氣變熱。白天積雲也可在山頂上形成,因為山坡可吸收更多熱量,比谷底受熱快。這種不穩定的受熱,形成了運動中的對流,使暖空氣上升。積雲有時伴隨冷鋒而形成。

積雲不張揚好動,猶如一位溫文爾雅的女士,它的舉止優雅,行動緩慢。它總是無聲無息地悄悄變化,一會兒變得支離破碎,一會兒又堆成塔狀,非常美麗。積雲一般不輕易下雨,但是如果水汽充裕、大氣又不穩定,上升勢頭猛,積雲跑到了13千米高空,那就極有可能演變成積雨雲了。

積雲主要出現在夏季,通常在濕潤地區和熱帶地區出現,但也沒準,有時也會在乾燥地區出現。因為對流運動的強度不同,所以對流雲垂直發展的厚度也不同。一般積雲可分為淡積雲、濃積雲(以及碎積雲),這取決於對流高度和凝結高度的配置。

當積雲出現層疊狀時,可顯現幾種形狀。大氣狀況穩定,積雲會在上方出現氣泡,結果被逆溫所壓制,暖空氣便位於冷空氣上方。這種情況有時會產生層積雲或高積雲。關於這兩種雲,下文會做詳細講解。

(2)積雨雲

積雨雲的最主要的特徵是雲濃密而厚重,雲體龐大如高聳的山嶽,頂部開始凍結,輪廓模糊,有纖維冰晶結構,常擴展成砧狀或馬鬃狀。底部十分陰暗,起伏頗為明顯,有時有懸球狀結構,常有雨幡及碎雨雲,偶有龍捲產生。

積雨雲由水滴和冰晶構成,為混合雲。這種雲根據積雲狀底部和四散的捲雲上層,很容易識別。很多時候它可以特立獨行,獨自存在,也可以呼朋引伴,聚集在一起或形成一條。

積雨云云頂很高,可抵達對流層頂。所以說對流層的雲發展到鼎盛階段就極有可能演化像山一樣高聳的積雨雲成積雨雲,常產生較強的陣雨,並伴有大風、雷電等現象;有時還出現較強的冰雹,帶來嚴重的自然災害。

積雨雲最明顯之處是積雨雲砧。作為雷暴雲砧,當雲層內部溫度比外部溫度高時,積雨雲砧會由積雲堆轉化而成。它使上升的氣流變強,直至上升到一定高度後,當雲層內外溫度達到平衡時,雲層便停止上下移動而改為水平運動。這時雲中的物質被吹到下風處,形成典型的鐵砧狀,最後漸漸演化成風暴。

而風暴中的狂風的產生和雲砧有關。在雷雨雲砧形成當中,上升氣流會在雲層上方的底部不定時的變化,且非常強勁,致使水平風力被破環。這種情況的產生,就可使砧雲重新形成風。如果這氣流是順風而下,雲層就會顯示出條紋狀;如果呈現的是纖維狀,則表明沿著砧邊吹來的是無序的風。

積雨雲可在除南極以外的任何區域出現,大多在溫暖潮濕的地區上空盤旋。這種雲因為儲積了大量的雨,所以它總會形成降雨;不僅如此,冰雹、雷、閃電,甚至龍捲風都可能會出現。所以,看到積雨雲,並不是什麼好兆頭。

低雲族

低雲族以層積雲與層云為主,高度一般在2000米以下。

(1)層雲

層雲的雲體均勾成層,呈灰色,似霧,但不與地接,常籠罩山腰。

常見於清晨的層狀雲呈灰色雲狀分布,一般在低空出現。層雲有時可以低至地面,一不小心就幻化成了霧。層雲完全沒有結構,它由細小的水珠組成。層雲中往往會落下細雨或者細雪,但是很少會下大雨。一般在風比較靜的氣象條件下,層雲容易形成;在氣溫非常低的狀況下,甚至可能出現光暈。有一種層雲即蒸氣霧,是冷空氣在初冬時節掠過較暖湖水表面時形成的。在冷空氣有如雲帶一樣升騰之際,它會逐漸變暖並從湖面上聚攏濕氣,看上去很像是蒸汽。

(2)雨層雲

雨層云云底很低,並雲層很厚,一般厚度為4000米一5000米,能遮天蔽日,呈暗灰色,雲底經常出現碎雨雲。雨層雲覆蓋範圍很大,常布滿天空。

雲層的中下部由水滴和過冷水滴組成。北方和高原地區的雨層雲中部由過冷水滴、冰晶和雪晶組成。

雨層雲常出現在暖鋒雲系中,有時也出現在其他天氣系統中。它是由潮濕空氣系統滑升,散熱冷卻而形成的。雨層雲常出現連續性降雨;北方冬季會降雪,而高原地區夏季也時常出現降雪。農諺“天上灰布懸,雨絲定連綿”,是指雨層雲降水。

(3)層積雲

層積雲主要由小水滴構成,是一種層疊雲和蓬鬆雲混合而成的雲。它的雲塊一般較大,在厚薄、形狀上有很大差異,有時成條,有時成片,有時成團,常呈灰白色或灰色。鬆散的薄雲塊可辨太陽的位置,厚的雲塊比較陰暗。雲塊常結伴成群、成行或成波狀排列。

在中緯度地區海洋環境裡,我們常可以看到層積雲。那裡涼爽的海洋空氣向海岸移動,白天空氣的變熱導致了空氣的愈加不穩定。層積雲在多數情況下,是由於空氣的波狀運動和亂流混合作用,使水汽凝結而形成;有時也由強烈的輻射冷卻而形成。薄的層積雲一般預示天氣較穩定。不過層積雲逐漸加厚,甚至融合成層時,則表示天氣將有變化。

美國北方大部分地區,層積雲主要出現在冬天,並伴隨濕氣層靠近地面,常常在流動性的低氣壓之後。

因為層積雲的雲層薄,向上運動很弱,可能出現的降水為毛毛雨或零星小雨。它的存在也影響日氣溫的變化,即白天降低日照,夜晚又阻礙冷空氣的擴散,所以形成涼爽、潮濕的天氣。

中雲族

中雲族包括高層雲、高積雲兩屬(類),多由水滴、過冷水滴與冰晶混合組成。雲底高度通常在2500米一5000米之間。高層雲常有雨、雪產生,但薄的高積雲一般不會下雨。

(1)高積雲

高積雲是積雲的一種,高積雲具有積雲的一般特徵。它的雲塊偏小,時常一排排、一圈圈、一塊塊地在空中成群排列著。

高積雲形態各異,變化萬千,有時像蜂房,時又像魚鱗。雲塊有薄有厚,薄的呈白色,可透日月;厚的呈暗灰色,日月輪廓分辨不清。

高積雲含的水滴通常都是冰涼的,有時還成冰晶狀。通常情況下,高積雲會選擇潮濕穩定的大氣層定居。因為那裡暖空氣位於冷空氣的上方,氣流成流浪狀和口袋狀,空氣停止上升,並且迅速冷卻凝結,形成高積雲。

高積雲和層積雲有些貌似,只因為有高度差距,所以看上去要小一些。高積雲基本上不會構成降雨或降霜,因為它的雲層通常很薄。薄的高積雲穩定少變,一般預示天晴。民間有“瓦塊雲,曬煞人”、“天上鯉魚斑,曬穀不用翻”的說法,是有科學依據的。但是高積雲如繼續增厚,融合成層,則說明天氣將有變化,甚至會產生降雨。

高積雲會出現在逐步上升的大氣區域。如冬季出現高積雲,則預示活動氣旋的到來,要是不小心轉化為積雨雲,就會出現長時間的降雨。

(2)高層雲

高層雲多在中緯度地區出現,雲體均勻成層,色彩呈灰色和藍灰色,布滿天空。它的出現表明,該地區有上升空氣。在天氣較冷的月份里,高層雲的出現預示著移動的氣旋將要到達,形成長期固定的降雨或降雪。夏季,高層雲則與風暴或熱帶氣旋有關,常常在積雨雲消散後殘留下來。

高層雲比一般的捲積雲厚,其厚度可達300米一1000米,有時呈冰霜狀,薄透的地方可見到太陽。如果變得厚重,就會形成幡狀雲。高層雲不像捲雲,一般不產生暈圈現象。因為它的雲濃厚,並且主要含水滴而不是冰晶,所以不產生折射形成的光暈。

高雲族

(1)捲雲

雲體具有纖維狀結構,色白無影且有光澤,日出前及日落後帶黃色或紅色,雲層較厚時為灰白色。

捲雲存在於高緯度地區,一般高度都超過6000米。由於高緯度地區的氣溫非常低,都在零度以下,雲層幾乎都是由冰晶組成,所以看起來較透明也較亮,色白無暗影,有蠶絲般的光澤。

如果天空捲雲出現,一般都不會下雨。這是因為捲雲的雲層太高,即使生成小水滴,下降過程中也很容易被熱流蒸發,不容易抵達地面,故在地面上不會感到下雨。所以,有捲雲形成,必定象徵著一整天都會是晴朗的好天氣。

捲雲外表纖細,由於風和氣旋的作用,下降的冰晶流呈四處分散狀。捲雲層上部氣流較強,到了底部逐漸縮減成了一點,所有的捲雲從發源地出發可暈染到很大範圍。

捲雲形成的原因多種多樣,或由於高空對流而形成,往往帶有積雲的形狀;或由於卷層雲邊緣展裂而成;或由於高積雲抬升演變而成;或由高積雲所降雪花殘留在空中而成。可見,捲雲形成的途徑是多種多樣的。

現在天空中人工捲雲越來越多見了,比如噴氣式飛機所冒出的尾流。當飛機遭遇冷空氣時,飛機的螺旋槳便迅速將寒氣排出,這樣排放中的水汽立刻變成冰晶,一道道美麗的捲雲便順勢而生了。

(2)卷層雲

雲體均勾成層、透明或乳白色,透過雲層日、月輪廓清晰可見,地物有影,常有暈。卷層雲又可分成兩類:

(3) 捲積雲

捲積雲的形狀纖細如白色的羽毛,可以綿延縱橫天際幾百公里。捲積雲通常是由高空層不穩定產生波動而形成的。捲積雲通常出現在潮濕的大氣中,因為那裡暖空氣浮在冷空氣上端,限制了空氣的上升。大氣溫度差異明顯,使氣流形成各種波浪狀,隨著大氣上升變冷,就會出現凝固,雲層物質就形成了。這些雲中物質在遇到暖氣流後會蒸發,其中捲積雲有微小波動是正常的。

因為捲積雲大都是由冰晶構成的,又比較薄,所以很少產生降雨。但如果天空以捲積雲為主,而又與捲雲、卷層雲有聯繫並得到系統發展,一般均預示將有天氣變化,且常常是暴風雨天氣。

其他

(1) 波狀雲

這種雲動盪不安,雲中的上升速度可達每秒幾十厘米,僅次於積狀雲的上升速度。空氣中有波狀運動時,如果雲層比較穩定,水汽充沛, 在波動的作用下可形成波狀雲。雲的外形特徵與空氣的波狀運動緊密相聯。空氣沿波峰上升冷卻凝結成雲,如果沿波谷則因下沉增溫無雲形成;或雲滴蒸發而雲變薄, 形成波狀排列的雲條或雲層。

波狀雲形成波動的原因主要來自兩個方面:

一是由於大氣中存在著空氣密度和氣流速度不同的界面,在此界面上引起波動。

二是由於氣流翻越山脈而形成的波動。在上層風速大、密度小,下層風速小、密度大的界面上產生波動時,由於各高度上的風向、風速常隨時間變化,波動的方向也會隨之改變,新產生的波動疊加在原來的波動之上,從而形成棋盤格子般的雲塊。

波動氣層甚高時形成捲積雲,較高時形成高積雲,低時形成層積雲。

波狀雲的厚度不大,一般為幾十米到幾百米,有時可達1000米一2000米。在它出現時,常表明氣層比較穩定,天氣少變化。諺語“瓦塊雲,曬死人”、 “天上鯉魚斑,明天曬穀不用翻”,就是指透光高積雲或透光層積雲出現後,天氣晴好而少變。但是系統性波狀雲,如捲積雲是在捲雲或卷層雲上產生波動後演變而成,又和大片層狀雲連在一起,就會預示將有風雨來臨。 “魚鱗天,不雨也風顛”,就是指此種預兆。

(2)火成雲

與前面的幾種雲不同,火成雲與污染有關。火成雲是自然污染所造成的可怕結果。它的形成主要是由陸地上的燃燒物引起的。我們所知道的森林大火,便會造成這樣的煙霧雲層。當樹木和樹葉燃燒之際,大量的水蒸氣被釋放到空氣中,火的熱量讓潮濕的空氣以及煙塵急劇上升,當這些混雜著粉塵的空氣在空中冷卻後,就形成了積雨雲。

在一定程度上,火成雲可以轉化成積雨雲,因此有人認為積雨雲帶來的降雨會給森林大火帶來好處。其實不然,由於森林火災通常在乾燥地區緩延,雷雨地區很快變乾燥,雷雨並不會熄滅燃燒著的大火,相反還可能造成新的火災。在亞馬遜,一場森林大火則帶來了更加可怕的後果。人們觀測到亞馬遜森林大火的濃煙減小了雲滴的大小,使降水產生延遲。因為清潔雲在雲底以上1.5千米處就可以產生降水,而被污染的雲又被抬升了5千米以上,這樣火成雲在7千米以上才產生降水。雲中低層被抑止的降雨和氣溶膠沉降,使得水分和煙塵向高層輸送,高層的雲就像含有很多污染物的‘煙’。在抬高了的降雨啟動高度上,由於相變觸發的上升氣流導致強的雷雨、大雹以及其他類似的雲體,衝破雲頂進入平流層,在平流層沉降的污染物和水汽的輻射效應下,對氣候系統有深刻的影響。大氣中激發的風暴在更高層釋放出潛熱,這就從本質上影響了區域和全球的環流系統。這些過程共同影響了水分循環、大氣中污染物的分布以及大氣環流的動力學特徵,致使更多氣象災害的發生。

(3)凝結尾跡

它又叫做飛機雲。飛機在空中飛行,特別是在高空或較冷的季節和地區飛行時,有時會在飛機後面形成條紋形白色的雲,稱為凝結尾跡。它是飛機燃料燃燒後排出的廢氣和周圍冷濕空氣混合後產生的水汽凝結現象。

(4)夜光雲

夜光雲是一種形成於中間層的雲,距地面的高度80千米左右。這種罕見的雲只有在高緯度地區(50°一65°)的夏季才能看見。夜光雲看起來有點像捲雲,但比它又薄得多,且顏色為明亮的銀白色或藍色,時常出現在日落後太陽與地平線夾角在6°一16°之間的時候。我們之所以只能在這個時間看到夜光雲,是因為時間太早會因為夜光雲太薄而看不見,而時間太晚它又會沉到地球的陰影之中去。

從國際空間站拍攝到的夜光雲景象大部分人認為夜光雲由極細的冰晶構成。因為按照常理,越高的地方通常越寒冷,並且地球大氣層中不乏水蒸氣,那裡可能只有冰晶,而冰晶的反光效果又很好,能在傍晚的夜空中閃閃“發光”。以此類推,似乎夜光雲果真只適合由冰晶構成。但這個推論只在對流層內才成立。對流層之上是平流層,再往上才是中間層。平流層的特點是上熱下冷,故垂直方向上的對流很少,而主要是水平方向上的大氣運動,這樣實際上中間層的溫度是很高而不是很低了。科學家們認為,這可能是由於垂直方向上重力波的衰減造成的。由於各種異常原因,重力波可能在某些地方減弱,從而導致了低層大氣向上的動量傳遞,把水蒸氣帶到飄逸層,再傳遞給了高層的大氣。

夜光雲的確是一種十分罕見的雲團,是迄今為止科學界了解最少的氣象之一。它一般只在寒冷的高緯度地區露臉。但是,夜光雲越來越多地出現在低緯度地區,並且越來越亮、越來越頻繁。近年來,夜光雲已經蔓延到了緯度40°附近的地區,這引起了科學家們的強烈關注。人們擔心這是地球大氣變化的前兆。另外,還有一個令人匪夷所思的訊息已經傳來:火星的表面竟然也有非常類似地球上的夜光雲的東西存在,而且在火星大氣中綿延100多千米……這只能讓我們更迷惑,而且也為夜光雲披上了更加神秘的外衣。

雲的轉變

另外,每一種雲都有它的特殊性,但不是一成不變的。在一定條件下,這一種雲可以轉變為那一種雲,那一種雲又可以轉變為另一種雲。例如淡積雲可以發展成濃積雲,再發展成積雨雲;積雨雲頂部脫離成為偽捲雲或積雲性高積雲;捲積雲降低成高層雲;而高層雲降低又可變成雨層雲。

雲狀分類表

雲的形態分類
雲的成因分類
雲形成於當潮濕空氣上升並遇冷時的區域。這可能發生在
鋒面雲:鋒面上暖氣團抬升成雲
氣旋雲:因為氣旋中心氣流上升而產生的雲
平流雲:當氣團經過一個較冷的下墊面時,例如一個冷的水體
對流雲:因為空氣對流運動而產生的雲
地形雲:當空氣沿著正地形上升時

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