云的觀測(3)教材

云的觀測

（3）知識結構1.1概述1.2云狀一、低云族二、中云族三、高云族1.3云形成的基本過程1.4云的觀測一、判定云狀二、估計云量三、測定云高由細小的冰晶組成云底高度通常在5000米以上。應用：一般不產(chǎn)生降水。冬季北方的卷層云、密卷云偶爾也會降雪，有時可見雪幡。包括三屬七類。3高云4高云卷云(Ci)卷層云(Cs)卷積云(Cc)毛卷云(Cifil)密卷云(Cidens)偽卷云(Cinot)鉤卷云(Ciunc)毛卷層云(Csfil)勾卷層云(Csnebu)卷積云(Cc)5卷云（Ci）具有絲縷狀結構，柔絲般光澤，分離散亂的云。云體通常白色無暗影，呈絲條狀、羽毛狀、馬尾狀、鉤狀、團簇狀、片狀、砧狀等。由冰晶組成。卷云產(chǎn)生的高度很高，一般距地約6-12千米。在這樣的高度上，空氣溫度很低且水汽很少，云由細小且稀疏的冰晶組成，故比較薄而透光性較好，潔白而亮澤，常具絲縷結構。已形成的卷云由于所下降的冰晶通過溫、濕、風等不同的氣層，也會表現(xiàn)為各種形態(tài)。由于云層薄，陽光和月光可以輕易的通過，因此，作用在冰晶上的光線產(chǎn)生許多奇妙的現(xiàn)象，包括暈圈。6毛卷云（Cifil）纖細分散的云，云片較薄，顏色潔白，毛絲般纖維結構很清晰，受高空風的影響，云絲分散，形狀多樣，呈絲條、羽毛、馬尾狀。日月透過毛卷云地物陰影比較明顯。應用：毛卷云出現(xiàn)時，預示當?shù)貙⑹乔缣?，農諺“游絲天外飛，久晴便可期”。如果毛卷云演變中厚度增加，云量也增多時，逐漸發(fā)展成卷層云，則預示天氣將有變化。712密卷云（Cidens）云體中部較厚，邊緣薄的部分呈白色，毛絲般結構仍較明顯。云絲密集，聚合成片。云量逐漸增多時，透過密卷云可觀測到不完整的暈。應用：一般預示天氣較穩(wěn)定。若繼續(xù)發(fā)展并演變成卷層云，則預示未來天氣將有變化。18偽卷云（Cinot）云體較大而厚密，有時似砧狀。積雨云衰退時段，云的頂部脫離母體演變而成。通常是在夏季，積雨云出現(xiàn)閃電、雷雨之后逐漸消散時，能夠觀測到偽卷云。21鉤卷云（Ciunc）云體很薄，呈白色，云絲往往平行排列，有時傾斜下垂，向上的一頭有小鉤或小簇，下有較長的拖尾，像逗號。常分散在天空。應用：每當它系統(tǒng)的移入測站上空，并繼續(xù)發(fā)展，預示即將有不穩(wěn)定天氣系統(tǒng)影響測站，還有可能出現(xiàn)陰雨天天氣農諺“天上鉤鉤云，地上雨淋淋”26卷層云（Cs）特征：白色透明的云幕。由冰晶組成，云層比較均勻。日、月透過云幕時輪廓分明，地物有影，常有暈環(huán)。有時云的組織薄得幾乎看不出來，只使天空呈乳白色；有時絲縷結構隱約可辨，好象亂絲一般。厚的卷層云易與薄的高層云相混。如日月輪廓分明，地物有影或有暈，或有絲縷結構為卷層云；如只辨日月位置，地物無影也無暈，為高層云。27卷層云（Cs）應用：卷層云逐漸增厚，高度降低，并繼續(xù)發(fā)展，預示將有天氣系統(tǒng)影響。農諺“日暈三更雨，月暈午時風”若卷層云無明顯變化，云量還逐漸減少，未來的天氣將不會有大的變化。卷層云與氣旋以及暖鋒有關，位于雷雨層頂部。有時也與熱帶氣旋有關。熱帶氣旋的高空幅散，會把卷層云吹到遠離它們形成時的地方。28毛卷層云（Csfil）白色絲結構明顯，云體厚薄不很均勻的卷層云。32勾卷層云（Csnebu）均勻的云幕，有時薄得幾乎看不見，只因有暈，才證明其存在；云幕較厚時，也看不出什么鮮明的結構，只是日月輪廓仍清楚可見，地物有影、有暈。36卷積云（Cc）特征：云塊很小，約在5500米的高空。白色魚鱗狀或球狀細小云塊組成的云片或云層，常排列成行或成群，很像輕風吹過水面所引起的小波紋。白色無暗影，有柔絲般光澤。卷積云可由卷云、卷層云蛻變而成。有時，高積云也可演變?yōu)榫矸e云。37卷積云（Cc）成因：高空大氣層結不穩(wěn)定產(chǎn)生波動作用而形成的。應用：如果天空云的分布以卷積云為主，它又與卷云、卷層云有關聯(lián)，相互影響，并系統(tǒng)發(fā)展，通常預示將有不穩(wěn)定的天氣系統(tǒng)影響，并將出現(xiàn)陰雨、大風天氣。農諺“魚鱗天，不雨也風顛”421.3形成云的基本過程（1）云的形成過程是空氣中的水汽由于各種原因達到飽和而發(fā)生凝結或凝華的過程。形成云的兩個必備條件：要有水汽凝結核；要有水汽過飽和。二者缺一不可大氣一般不缺凝結核，因此，水汽過飽和是關鍵。431.3形成云的基本過程（2）使空中水汽達到過飽和的兩種方式：空氣降溫冷卻（假若水汽含量不變）；增加水汽含量（假若空氣溫度不變）。降溫冷卻過程是成云的主要過程。降溫冷卻過程主要有以下幾種：絕熱上升冷卻混合冷卻輻射冷卻441.3形成云的基本過程（3）絕熱上升冷卻空氣上升時，絕熱膨脹冷卻。水汽一定時，上升運動是關鍵。產(chǎn)生上升運動的原因：熱力（對流運動）動力（動力抬升）三種上升運動：451.3形成云的基本過程（4）局地對流上升地表局部受熱不均，溫度水平分布不均，暖空氣升騰。是由于大氣層結不穩(wěn)定而引起的。范圍較小。大范圍斜升鋒面中的暖空氣爬升。上升較緩慢，范圍廣，時間長。波動上升上、下兩層速度不同或密度不同，下密上疏較為明顯的界面上會產(chǎn)生波狀運動。波谷有下沉運動，波峰上有上升運動。461.3形成云的基本過程（5）混合冷卻大氣中存在著許多空氣微團做無規(guī)則的運動，稱為湍流運動。湍流交換，使一定層次的空氣的溫度和水汽重新分布，冷暖空氣混合后，暖空氣的溫度必然較原來的溫度降低，稱為混合冷卻。當溫度降低到一定的程度以后，就凝結成云。471.3形成云的基本過程（6）輻射冷卻任何物體一方面不斷吸收外界物體的輻射能量，同時又不斷地向外輻射能量，當它向外輻射能量超過它吸收的輻射能量時，本身的溫度就降低，這個過程稱為輻射冷卻。在一次云的形成過程中，有時可能是幾種冷卻過程起作用。481.對流云的形成機理

由于對流作用，使大氣中的水汽上升，達到凝結高度形成的云叫對流云。對流云邊界輪廓清晰，底部較平整。如：積云、積雨云等。 由于對流運動的強度不同，空氣中水汽含量不同，對流云垂直發(fā)展的厚度也不同，它取決于對流強度、

水汽含量和凝結高度。

——大氣中對流強度不夠，雖然水汽充沛，但達不到凝結高度，故形不成對流云。

——大氣中對流強度較強，對流高度較高，使大氣中的水汽充分達到凝結高度，形成對流云。

——大氣中對流強度很強，使對流高度達到凍結高度，云頂出現(xiàn)冰晶云。

49幾種云形成的機理表面加熱和自由對流

地形

空氣輻合引起的大范圍抬升

沿鋒面的抬升

產(chǎn)生對流系統(tǒng)的動力條件50對流形成積云51淡積云濃積云積雨云發(fā)展過程淡積云濃積云積雨云52

冰晶過程冷云(云體冷于0C)53

云的高度分布54積雨云積云發(fā)展景象55積云降水機制56強對流云中冰雹形成機制572.波狀云的形成機理

——大氣層受地形擾動抬升，達到凝結高度形成的云；

——在逆溫層附近上升、下沉運動產(chǎn)生的云；

58大氣波動形成的云593.莢狀云的形成機理

——在局部上升和下沉氣流匯合處產(chǎn)生的云。在上升氣流攜帶暖濕空氣的上升過程中，遇到下沉氣流的阻擋，云體不能向上擴展；另外，下沉氣流的絕熱增溫使云體的邊緣發(fā)生蒸發(fā)，導致云體邊緣變薄，使云體形成豆莢狀。

——當過山氣流經(jīng)過山體被抬升，而達到凝結高度時形成的莢狀云。

——冷鋒下沉氣流與冷鋒前暖濕氣流抬升作用，形成莢狀云。60莢狀云的形成機理滾軸云莢狀云背風波云61氣流過山形成的莢狀云624、堡狀云和絮狀云的形成機理

——堡狀云為中空對流云。在低層空氣較穩(wěn)定，而中空不穩(wěn)定時，中空對流突破逆溫層而形成的云。其形狀好象排列的城堡。

——絮狀云的形成機理與堡狀云相似，只不過云中湍流和對流更強一些，致使云層發(fā)生形變，象棉絮團似的不規(guī)則地分布在天空。635、鉤狀云的形成機理

通常出現(xiàn)的是鉤卷云（Ciunc)，這種云的出現(xiàn)往往是由于冰晶云的下垂部分因高空風速有較大的垂直切變，并伴有蒸發(fā)現(xiàn)象而形成的。

由于大的水平高空風速的垂直切變意味著大的溫度梯度，而大部分溫度梯度往往伴隨鋒面，因此，成行的鉤卷云連續(xù)地侵入天空，預示著未來有較大的天氣變化。64地形云的形成機理65抬升作用形成的云積雨云高積云卷層云卷云卷云卷層云高層云雨層云層云冷鋒暖鋒66一些特別的云67莢狀云（蘑菇云）68過山云（旗云）69冰晶（帽云）70懸球狀云71凝結尾跡72珠母云高緯度冬季平流層20多公里處早晚出現(xiàn)，可能是由水滴或冰晶組成，形成原因還不大清楚。73夜光云中層75-90km上空出現(xiàn)的薄而帶銀白色光亮的云，黃昏、北歐可見，細小水滴或冰晶、或塵埃組成。74§1.4云的觀測云的觀測主要是觀測什么？判定云狀估計云量測定云高云狀觀測要注意它的連續(xù)演變，從外形特征、結構、色澤、排列、高度以及伴見的天氣現(xiàn)象著眼，通過認真細致的分析，判定云狀。云狀按“云狀分類表”中29類云的簡寫字母記入觀測簿。云量多的云狀記在前面；量相同時，記錄的先后次序自定。無云時，云狀欄空白。75云的觀測主要是觀測什么？

云量是指云遮蔽天空視野的成數(shù)。估計云量的地點必須能見全部天空，當天空部分地為障礙物如山，房屋等所遮蔽時云量應從未被遮蔽的天空部分中估計；如果一部分天空為降水所遮蔽，這部分天空應作為被產(chǎn)生降水的云所遮蔽來看待。

判定云狀估計云量測定云高761.4.2估計云量云量是指云遮蔽天空視野的成數(shù)。憑目測云塊占據(jù)天空的面積來估計。估計云量的地點必須能見全部天空當天空部分地為障礙物如山、房屋等遮蔽時，云量應從未被遮蔽的天空部分中估計；如果一部分天空為降水所遮蔽，這部分天空應作為被產(chǎn)生降水的云所遮蔽來看待。771.4.2估計云量云量觀測包括總云量低云量總云量：指觀測時天空被所有的云遮蔽的總成數(shù)。低云量：指天空被低云所遮蔽的成數(shù)。均記整數(shù)。78總云量的觀測通常將整個天空劃分為10等份：碧空無云或被云遮蔽不到0.5份時，云量為“0”；云遮蓋天空一半時，云量為“5”。云量少時，則直接估計云所遮蔽天空的份數(shù)，如云塊占全部天空的1／10時，云量為“1”；云塊占天空2／10時，云量為“2”，其余類推。云量多時，應估計露出的青天，再推算出云量。79低云量的觀測觀測低云量的方法與總云量相同。各種情況處理：1、云量不同時，量多的先記；

例如：鬃積雨云Cbcap3成、密卷云Cidens2成、積云性高積云Accug1成；

記為：6/32、云量相同時，無先后順序；3、有霧的天氣，無法識別云狀、云量時：云量記為：10/10、云狀記為：三4、霾、浮塵、沙塵暴導致天空云狀、云量不明時：云量記為：—/—、云狀記：霾、浮塵、沙塵暴符號80例1：天空有兩層云，下層為層積云Sc，從云隙中判斷上層為卷積云Cs，布滿全天。云量記為：10/10-例2：天空有微量的毛卷云Cifil，不到1/20。云量記為：0例3：云布滿天空，有空隙，毛卷云Csfil6成、淡積云Cuhum2成、層積云Sccug2成。

云量記為：10-/482云量的應用天氣預報廣播中的晴、少云、多云和陰，就是根據(jù)云量的多少劃分的。天空無云，或者雖有零星云層，但云量不到2成時稱為晴；低云量在8成以上稱為陰；中、低云的云量為1-3，高云的云量為4-5時，稱為少云；中、低云的云量為4-7，高云的云量為6-10時，稱為多云。一般說來，當天空被云掩蔽，顏色發(fā)白，地上東西顯得明亮時，這種云較高。相反，云色呈灰或灰黑色，顯得陰沉，這種云則較低。移動慢的云較高，移動快的云較低。83夜間云的觀測和記錄傍晚時，應注意云的狀況和演變趨勢，為夜間觀測打下基礎。觀測前應先到黑暗處停留一段時間，待眼睛適應后環(huán)境后再進行觀測。觀測時，可根據(jù)視覺，結合星光的疏密、清晰程度，以及伴見的天氣現(xiàn)象和實測云高，參照傍晚時云的狀況判別云狀，估計云量。記錄方法與白天相同。夜間云狀的觀測

1.根據(jù)天氣演變及天氣現(xiàn)象推理；

2.有燈光時，云越低天空越亮；

3.沒有燈光時，云越低天空越黑；夜間云的特征

1.卷層云Cs：星光模糊，分布均勻，天空呈灰黑色；

2.高層云As：一般沒有星光，偶爾可見個別星光，天空呈黑色；

3.雨層云Ns：不見星光，天空呈黑暗，地上有燈光時呈灰白；

4.層云St：不見星光，薄的隱約可見個別星光，呈灰白；

5.卷積云Cc：星光有的地方模糊，有的地方可見，呈灰黑色；

6.高積云Ac：透光時星光若隱若現(xiàn)；蔽光時不見星光，呈黑色；

7.層積云Sc:透光時星光若隱若現(xiàn)；蔽光時不見星光，呈黑色；

8.積云Cu：星光隨著云體變化，有時不見有時清楚，呈黑色；

9.積雨云Cb：有云的天空星光全被遮蔽，無云區(qū)星光清晰明亮，借閃電可云體形狀；呈黑色。8485天空狀態(tài)不明時云狀、云量的記錄因雪暴、霧使天空的云量、云狀無法辨明時，總、低云量記10，云狀欄記現(xiàn)象符號。因吹雪、霧使天空的云量、云狀不能完全辨明時，總、低云量記10，云狀欄記現(xiàn)象符號和可見的云狀。雖有吹雪、霧的現(xiàn)象，但天空的云量、云狀可完全辨明時，則按正常情況記錄。因煙、霾、浮塵、沙塵暴、揚沙等塵?，F(xiàn)象使天空云量、云狀全部或部分不明時，總、低云量記“-”，云狀欄記該現(xiàn)象符號或同時記錄可辨明部分的云狀；若透過這些天氣現(xiàn)象能完全辨明云量、云狀時，則按正常情況作記錄。86山地臺站的觀測和記錄當云底高于測站時，觀測記錄方法與其他臺站同。觀測時遇有云頂?shù)陀跍y站的云，應在觀測薄紀要欄中盡可能紀錄其云狀、云量及利用已知高度的物體確定其云頂距離測站水平線下的高度。此時應對這些云的上部表面加以簡單描述。觀測時遇有云底低于測站，而云頂高于測站的云，應在觀測薄紀要欄紀錄其云狀、云量，云底高度記<0。云籠罩測站時，按霧記，若云霧移出測站時，應按云紀錄。87云的觀測主要是觀測什么？云底距測站地面的垂直距離稱為云高。判定云狀估計云量測定云高881.4.3測定云高云高：指云底距測站地面的垂直距離。有條件的臺站云高應盡量實測；無實測條件時，只在發(fā)報觀測時間進行估測。云高以米為單位記入觀測薄相應欄中，并在云高數(shù)值前加記云狀。云狀只記十個云屬和Fc（碎積云）、Fs（碎層云）、Fn（碎雨云）三個云類。實測云高在數(shù)值右上角記“S”，估測云高不記任何符號。891、實測云高可用氣球、云幕燈，激光測云儀測定。90（1）氣球測定云高用已知升速的氫氣球，觀測其進入云底的時間，乘以氣球升速求得：云底高度=氣球升速×（分鐘數(shù)+秒數(shù)/60）主要用于低云（<900m），因為較高時風速大，氣球進入云層前就飛出了目測視野。降水時影響氣球升速，一般不用。夜間可在氣球下掛電池燈或蠟燭燈籠。91（2）420型云幕燈測云高一種夜間實測云高的儀器。由光源、反光裝置和支架保護裝置三部分組成。觀測時，利用云幕燈燈光垂直照射云底，形成一個明顯的光點，在距云幕燈已知水平距離

L

的觀測點，用仰角器瞄準光點，測得仰角值為α

，根據(jù)直角三角形的原理，用如下公式求算出云高H

為：92H=Ltgα安裝云幕燈應固定安裝在距觀測點300米或500米處。大反光鏡鏡面邊沿應當水平，其中心點與小反光鏡中心點垂直，底部支柱垂直固定在地上，以使光柱垂直于地面。電源開關安在觀測點上，以便于觀測。93（3）激光云高儀測云高激光器發(fā)射光束到云體,反射回來被接收所用的時間為t,光速為c,則942、估測云高用目力估計、經(jīng)驗公式計算或利用已知目標物高度估測等方法估測云高。95（1）目測云高根據(jù)云狀來估測云高正確判定云狀，根據(jù)云體結構，云塊大小、亮度、顏色、移動速度等情況，結合本地常見云高范圍進行估計。根據(jù)觀測經(jīng)驗經(jīng)常對比目測云高與實測云高，總結和積累經(jīng)驗，提高目測水平。96（2）用經(jīng)驗公式計算云高積云、積雨云云高H，可以利用下列公式估算：

t-tdH=——————≈124(t-td)米

γd-γzt為氣溫，td為露點溫度γd

為干空氣的絕熱直減率，近似于0.98℃/100米γz為露點溫度在干絕熱階段的直減率，近似于0.17℃/100米。97（3）利用已知目標物高度估測云高當測站附近有山、高的建筑物、塔架等高大目標物時，可以利用這些物體的高度估測云高。首先應了解或測定目標物頂部和其它明顯部位的高度，當云底接觸目標物或遮掩其某一部分時，可根據(jù)已知高度估測云高。利用目標物高度估測云高時，必須注意目標物距觀測點的遠近，能見度的好壞。防止因視差而影響估測云高的結果。98云屬云底高度范圍

說明積云600—2000沿海及潮濕地區(qū)，或雨后初晴的潮濕地帶，云底較低，有時在600米以下；沙漠和干旱地區(qū)，有時高達3000米左右積雨云600—2000一般與積云云底高度相同。有時由于有降水，云底比積云底。層積云600—2500當?shù)蛯铀渑鏁r，云底可在600米以下。個別地區(qū)有時高達3500米左右層云50—800與低層濕度有密切關系，濕度大時云底較低；低層濕度小時，云底較高。雨層云600—2000剛由高層云變來的雨層云，云底一般較高高層云2500—4500剛由卷層云變來的高層云，有時可高達6000米左右高積云2500—4500夏季，在我國南方，有時高達8000米左右卷云450