书城自然科学探究式科普丛书-变化无穷的云
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第2章 天空的城堡——云之知识篇(2)

凝结尾迹是指当喷气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。

1.直展云族

直展云族的云底是在低云族的范围内,可是云顶可以延伸至中云族甚至高云族的范围。它反映出上升气流非常旺盛。

(1)花团锦簇的积云因为积云外表蓬松,像一堆刚挤出来的奶油,很容易识别。它个体明显,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。

积云由单种云形成,衔接在一起成云街;或者层峦叠嶂地叠在一起,貌似层云。积云主要在白天形成,因为阳光使空气变热,反过来,地面也使空气变热。白天积云也可在山顶上形成,因为山坡可吸收更多热量,比谷底受热快。这种不稳定的受热,形成了运动中的对流,使暖空气上升。积云有时伴随冷锋而形成。

犹如一位温文尔雅的女士,积云不张扬好动,它的举止优雅,行动缓慢。它总是无声无息地悄悄变化,一会儿变得支离破碎,一会儿又堆成塔状,非常美丽。积云一般不轻易下雨,但是如果水汽充裕、大气又不稳定,上升势头猛,积云跑到了13千米高空,那就极有可能演变成积雨云了。

积云主要出现在夏季,通常在湿润地区和热带地区出现,但也没准,有时也会在干燥地区出现。因为对流运动的强度不同,所以对流云垂直发展的厚度也不同。一般积云可分为淡积云、浓积云(以及碎积云),这取决于对流高度和凝结高度的配置。

当积云出现层叠状时,可显现几种形状。大气状况稳定,积云会在上方出现气泡,结果被逆温所压制,暖空气便位于冷空气上方。

这种情况有时会产生层积云或高积云。关于这两种云,下文会做详细讲解。

①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。

②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。

③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。

(2)积雨云

积雨云的最主要的特征是云浓密而厚重,云体庞大如高耸的山岳,顶部开始冻结,轮廓模糊,有纤维冰晶结构,常扩展成砧状或马鬃状。底部十分阴暗,起伏颇为明显,有时有悬球状结构,常有雨幡及碎雨云,偶有龙卷产生。

积雨云由水滴和冰晶构成,为混合云。这种云根据积云状底部和四散的卷云上层,很容易识别。很多时候它可以特立独行,独自存在,也可以呼朋引伴,聚集在一起或形成一条。

积雨云云顶很高,可抵达对流层顶。所以说对流层的云发展到鼎盛阶段就极有可能演化成积雨云,常产生较强的阵雨,并伴有大风、雷电等现象;有时还出现较强的冰雹,带来严重的自然灾害。

积雨云最明显之处是积雨云砧。作为雷暴云砧,当云层内部温度比外部温度高时,积雨云砧会由积云堆转化而成。它使上升的气流变强,直至上升到一定高度后,当云层内外温度达到平衡时,云层便停止上下移动而改为水平运动。这时云中的物质被吹到下风处,形成典型的铁砧状,最后渐渐演化成风暴。

那么,风暴中的狂风又是怎样产生的呢?这跟云砧有关。在雷雨云砧形成当中,上升气流会在云层上方的底部不定时的变化,且非常强劲,致使水平风力被破环。这种情况的产生,就可使砧云重新形成风。如果这气流是顺风而下,云层就会显示出条纹状;如果呈现的是纤维状,则表明沿着砧边吹来的是无序的风。

积雨云可在除南极以外的任何区域出现,大多在温暖潮湿的地区上空盘旋。这种云因为储积了大量的雨,所以它总会形成降雨;不仅如此,冰雹、雷、闪电,甚至龙卷风都可能会出现。所以,看到积雨云,并不是什么好兆头。

①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。

②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。

2.低云族

低云族以层积云与层云为主,高度一般在2000米以下。

(1)层云

层云的云体均勾成层,呈灰色,似雾,但不与地接,常笼罩山腰。

常见于清晨的层状云呈灰色云状分布,一般在低空出现。层云有时可以低至地面,一不小心就幻化成了雾。层云完全没有结构,它由细小的水珠组成。层云中往往会落下细雨或者细雪,但是很少会下大雨。一般在风比较静的气象条件下,层云容易形成;在气温非常低的状况下,甚至可能出现光晕。有一种层云即蒸气雾,是冷空气在初冬时节掠过较暖湖水表面时形成的。在冷空气有如云带一样升腾之际,它会逐渐变暖并从湖面上聚拢湿气,看上去很像是蒸汽。

层云又可分成两类:

①层云

云体均勾成层,呈灰色,似雾,但不与地接,常笼罩山腰。在地面到600米空中悬浮。云层底部,清晨几乎接近地面,白天因日照加热而上升。层云通常会在空气湿润及冷的地表、水面、雪地或冰面上浮动。如流水的峡谷,便时常会出现这样的景致。层云有时也降毛毛雨,冬季降小雪。层云呈现时间不长,约几小时。

②碎层云

碎层云是层云的一种,由层云分裂或浓雾抬升,或被强风将云层吹成了纤维状、水流状以及破碎状的云,趋于消失,分裂成支离破碎的散片,称为碎层云。

碎层云有时在积雨云或云开始分裂时产生。它也可以被称作断层云,是在积云变弱以及在雨云层和积雨云的下方因雨使空气变冷而形成的。

碎层云最主要的特点是总是伴随有流动性的大规模的气旋和风暴出现。

早晨,太阳从东方逐渐升起,阳光把地面烘热,渐渐也使近地层空气温度上升,于是原来形成的雾滴、云滴的小水滴,又重新被蒸发而成水汽。这些水汽慢慢地被抬升而变成碎层云。这种碎层云由于高度低,看上去移动就显得比较迅疾,造成早上“浮云走”的情景。

这种碎层云由于是雾或层云抬升过程中变成的,因而随着太阳高度角的升高,气温进一步增暖,雾滴、云滴也进一步消散,碎层云也就消散了。

(2)雨层云

雨层云云底很低,并云层很厚,一般厚度为4000米~5000米,能遮天蔽日,呈暗灰色,云底经常出现碎雨云。雨层云覆盖范围很大,常布满天空。

云层的中下部由水滴和过冷水滴组成。北方和高原地区的雨层云中部由过冷水滴、冰晶和雪晶组成。

雨层云常出现在暖锋云系中,有时也出现在其他天气系统中。

它是由潮湿空气系统滑升,散热冷却而形成的。雨层云常出现连续性降雨;北方冬季会降雪,而高原地区夏季也时常出现降雪。农谚“天上灰布悬,雨丝定连绵”,是指雨层云降水。

雨层云又可分成两类:

①雨层云

云体均匀成层,布满天空,完全遮蔽日、月,呈暗灰色,云底常伴有碎雨云,连续性降雨雪。

②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。

(3)层积云

层积云主要由小水滴构成,是一种层叠云和蓬松云混合而成的云。它的云块一般较大,在厚薄、形状上有很大差异,有时成条,有时成片,有时成团,常呈灰白色或灰色。松散的薄云块可辨太阳的位置,厚的云块比较阴暗。云块常结伴成群、成行或成波状排列。

在中纬度地区海洋环境里,我们常可以看到层积云。那里凉爽的海洋空气向海岸移动,白天空气的变热导致了空气的愈加不稳定。

层积云在多数情况下,是由于空气的波状运动和乱流混合作用,使水汽凝结而形成;有时也由强烈的辐射冷却而形成。薄的层积云一般预示天气较稳定。不过层积云逐渐加厚,甚至融合成层时,则表示天气将有变化。

美国北方大部分地区,层积云主要出现在冬天,并伴随湿气层靠近地面,常常在流动性的低气压之后。

因为层积云的云层薄,向上运动很弱,可能出现的降水为毛毛雨或零星小雨。它的存在也影响日气温的变化,即白天降低日照,夜晚又阻碍冷空气的扩散,所以形成凉爽、潮湿的天气。

层积云又可分成5类:

①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。

②蔽光层积云

云块较厚,显暗灰色;云块间无缝隙,常密集成层,布满天空,底部有明显的波状起伏。

③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。

④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。

⑤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。

3.中云族

中云族包括高层云、高积云两属(类),多由水滴、过冷水滴与冰晶混合组成。云底高度通常在2500米~5000米之间。高层云常有雨、雪产生,但薄的高积云一般不会下雨。

(1)高积云

高积云是积云的一种,高积云具有积云的一般特征。它的云块偏小,时常一排排、一圈圈、一块块地在空中成群排列着。

高积云形态各异,变化万千,有时像蜂房,有时又像鱼鳞。云块有薄有厚,薄的呈白色,可透日月;厚的呈暗灰色,日月轮廓分辨不清。

高积云含的水滴通常都是冰凉的,有时还成冰晶状。通常情况下,高积云会选择潮湿稳定的大气层定居。因为那里暖空气位于冷空气的上方,气流成流浪状和口袋状,空气停止上升,并且迅速冷却凝结,形成高积云。

高积云和层积云有些貌似,只因为有高度差距,所以看上去要小一些。高积云基本上不会构成降雨或降霜,因为它的云层通常很薄。

薄的高积云稳定少变,一般预示天晴。民间有“瓦块云,晒煞人”、“天上鲤鱼斑,晒谷不用翻”的说法,是有科学依据的。但是高积云如继续增厚,融合成层,则说明天气将有变化,甚至会产生降雨。

高积云会出现在逐步上升的大气区域。如冬季出现高积云,则预示活动气旋的到来,要是不小心转化为积雨云,就会出现长时间的降雨。

高积云又可分成6类:

①透光高积云

云块较薄,个体分离、排列整齐,云缝处可见蓝天;即使无缝隙,云层薄的部分,也比较明亮。

②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。