云形成的宏观条件特征 - 副本
气象学中的云物理学
气象学中的云物理学云是大自然给我们送来的不竭的礼物，无论在哪个季节，在何时何地都能看到丰富多彩的云。
可是，你们知道云怎么形成的吗？气象学中的云物理学就是研究云形成、演变和消散的学科。
在气象学的场景中，云是一种由微小的水滴或冰晶组成的气体团，自然生成于空气的各种层次中。
云物理学涉及云的形成、结构、类型、演变、影响以及它们对气候和气象学的影响等。
云的形成空气中的水汽在特定的温度和压力条件下快速冷却时，就会形成小水滴和冰晶，这就是云的形成。
云的形成还受到大气中气体的饱和度、水汽的含量、气体的成分以及外在的条件等因素的制约。
当云的微粒不断吸收更多的水汽，水滴和冰晶就会越来越大，最终汇聚成雨、雪、冰雹等降水形式。
云的结构和类型云的结构和类型是基于它们的高度、形状、纹理等特征进行分类的。
根据云的高度，云可以分为高云、中云、低云以及垂直云等不同类型。
在云的形状方面，云可以分为层状云、卷状云、堆状云和垂直云等类型。
云的类型与其高度和形状有关，例如，高积状云通常位于高空，形成厚厚的卷云或白色的层云。
它们由冰晶组成，常在晴天或微风天出现。
云物理学研究的内容云物理学除了研究云的形成和结构外，还研究云的演变、影响、降水形式以及云-辐射关系等。
云物理学家通过实地观测以及模拟仿真等手段，探讨云粒子如何相互作用形成不同形态的云，以及云与气候的关系。
云物理学的一项主要任务是研究云的演变过程和不同类型的降水形式以及如何预测它们。
云物理学家制定了一系列的云基础公式，用于分析和理解不同类型的云，并且应用到各种气象预报模型中。
气象预报模型中的云物理学方法还可以让科学家们更好地理解大气传输和云辐射过程。
云物理学的应用云物理学研究的结论和实验数据可以应用到各种气象预测、灾害预警、气候变化以及空气污染等领域。
通过了解云粒子如何形成、演化和消散，可以预测气候变化以及天气变化造成的灾害预警。
此外，云物理学还可以应用到空气污染领域。
未来气象预测模型和观测将能够为我们提供更好的信息，以理解空气污染和臭氧层破坏等环境问题。
云
云是由大气中水汽凝结凝华而形成的微小水滴、过冷水滴、冰晶、雪晶，由它们单一或混合组成，形状各异飘浮在天空中可见的混合体。
云的生成，宏观特征、量的多少，在天空中分布情况和演变，都能够显示出当时大气运动、稳定程度和水汽状况，也是预示未来天气演变的主要征兆之一。
客观地观测分析云的宏观演变，描述天气实况，是研讨天气变化规律的一项重要因素。
云的宏观特征千姿百态，形成的物理过程略有差异，但都有其共同的特点。
气象工作者依据其共性，并结合观测和天气预报的需要，按云的底部距地面的高度将云分为低、中、高三级，然后按云的宏观特征，物理结构和成因划分十属二十九类云状，详见表1：表1云的特征云的生成和增长是十分复杂的物理过程，它是依据当时大气中温度、湿度、气流、凝结核和冰核数量的多少等诸多因素的相互作用而形成了绚丽多彩的云状和具有瞬间多变的特点。
熟练地掌握云的特征，就能够准确地识别各种云状，才能够不断提高观测云的水平。
（一）低云低云：积云、积雨云、层积云、层云、雨层云五属。
低云多由微小水滴组成，厚的或垂直发展旺盛的低云的下部由微小水滴组成而中、上部是由微小水滴、过冷水滴和冰晶混合组成。
低云的云底距地面高度较低，一般低于2500米，它是随季节、天气条件和不同经纬度而有变化。
多数低云都有可能产生降水，雨层云多出现连续性降水，积雨云多产生阵性降水，有时降水量很大。
1、积云Cu轮廓分明，顶部凸起，云底平坦，云块之间多不相连的直展云；它是由低层空气对流作用使水汽凝结或在冬季凝华而形成的云。
淡积云 Cu hum积云处在发展初期，云体底部较平，北方淡积云轮廓清晰，个体不大，顶部呈圆弧形凸起，云体水平宽度大于垂直厚度，薄的云块呈白色，厚的云块中部有淡影。
南方淡积云由于水汽较多，轮廓不如北方淡积云清晰。
淡积云单体分散或成群成群分布在空中，晴天多见。
淡积云是由直径5-30微米的小水滴组成，而北方和青藏高原地区冬季的淡积云是由过冷水滴或冰晶组成，有时会降零星雨雪。
云的分类及特征
透光高层云 As tra
较薄而均匀的云 层，呈灰白色。
日月轮廓不清， 看太阳好象隔了 一层毛玻璃。
地物无影。 没有晕。
蔽光高层云 As op
云体较厚，厚度 比较均匀，呈灰 色幕状，有条纹 结构。
隔云层看不到日 月位置和轮廓。
连续性或间隙性 降水。
2、高积云 Ac (Altocumulus)
堡状层积云 Sc cast (Stratocumulus castellanus)
云块细长，底部 水平，顶部凸起 有垂直发展的趋 势，远处看好象 城堡或者长条形 锯齿。
堡状云的成因
在原有波状云层的下部有对流或者乱流发 展时，其中的较强的上升气流突破稳定层 之后，局部垂直发展所形成的。云块细长， 底部水平，顶部凸起，形似城堡。
云块大而厚实，呈 暗灰色，云块之间 无缝隙，密集成层， 底部有明显的波浪 起伏。
不能辨别日月位置， 时降间隙性降水。
积云性层积云
Sc cug (Stratocumulus Cumulogenitus)
云块较大，呈灰白 色、暗灰色。 多为条状，顶部具 有积云的特征。
积云性云的成因
1、对流减弱，积云、积雨云衰败，扩 展、平衍而成；
淡积云(Cu hum) 碎积云(Fc) 浓积云(Cu cong)
淡积云 Cu hum (Cumulus humilis)
个体不大，轮廓 清晰，底部较平，顶 部呈圆弧形凸起，垂 直高度大于水平宽度， 云块扁平，薄的云块 呈白色，厚的云块中 部有淡影，分散孤立 ，睛天常见。
浓积云 Cu cong (Cumulus congestus)
匀卷层云Cs nebu
云体薄而均匀，毛 丝结构不明显
03云的宏观特征
3.3 积云 –The Thunderstorm Project
P-61 Nose Radar
40
3.3 积云 –The Thunderstorm Project
Equipment Area on P-61
41
3.3 积云 –The Thunderstorm Project
P-61 Squadron in Flight
30
3.3 积云 –The Thunderstorm Project
P-61 Landing Incident
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3.3 积云 –The Thunderstorm Project
Hail Damaged P-61 Nose Cone
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3.3 积云 –The Thunderstorm Project
24
积云、 积云、积雨云形成
25
3.3 积云的形成 –气团雷暴模型 20世纪40年代拜尔斯（Horace Byers）和布 拉哈姆（Roscoe R. Braham Jr.）开始对流 云发展过程进行系统研究，根据1946～1947 年美国“雷暴计划”(The Thunderstorm Project)在美国南部地区对夏季雷暴云结构 和演变过程的观测资料，按照积云发展过程 中占主要地位的垂直气流情况，将典型对流 单体的发展生命史分为形成、成熟和消散三 大阶段。
Glider over Florida
35
3.3 积云 –The Thunderstorm Project
Instrument Camera for P-61
36
3.3 积云 –The Thunderstorm Project
Custom Built Aircraft Recording Equipment
云是怎么形成的
云是怎么形成的云是大自然中一种常见且神奇的气象现象。
无论是晴朗天空还是多云天气，我们都可以看到各种形状各异的云朵漂浮在天空中，给人们带来美妙的想象和享受。
那么，云是如何形成的呢？一、水蒸气的生成云的形成与水的循环息息相关。
当地球表面的水受到太阳的照射，会发生蒸发现象，将水转化为水蒸气。
这些水蒸气会在大气中逐渐上升，形成晴朗天气的主要原因之一。
二、冷却过程当水蒸气上升到一定高度时，会遇到冷空气。
冷空气的温度低于水蒸气的饱和温度，导致水蒸气开始冷却。
在冷却过程中，水蒸气由气态逐渐转化为液态，形成小水滴。
这些小水滴就是云的主要组成部分。
三、云凝结在水蒸气冷却成小水滴后，这些小水滴会围绕着微小的尘埃颗粒或气溶胶等微粒集结形成云的水滴。
通常云的水滴直径在20微米左右，而雾滴的直径则更小，只有10微米左右。
当大量的水滴聚集在一起时，云就开始形成。
四、云的形态云的形态多种多样，常见的如卷云、积云、层云等。
这些不同形态的云是由不同的气象条件和气流造成的。
例如，积云常见于晴朗的天气，而层云则多出现在阴天。
五、云的高度云的高度可以用来判断大气中的温度和湿度等气象条件。
低云的高度一般在2000米以下，中云的高度在2000米至6000米之间，高云的高度超过6000米。
根据高度的不同，云的形态和颜色也会有所变化。
六、降水过程在大气中积聚的云，当含水量达到一定水平时，便会发生降水。
降水形式有雨、雪、冰雹等。
云中的水滴或冰晶在云中碰撞，并逐渐增大，最终足够重以克服空气的上升气流，从而落下地面。
总结起来，云的形成是由水蒸气凝结和冷却形成小水滴，再经过水滴之间的集结和碰撞形成云的过程。
云的形态、高度和降水形式与大气中的温度、湿度等气象条件密切相关。
深入了解云的形成过程，可以帮助我们更好地理解和欣赏大自然的美妙。
无论是在晴朗的天空仰望蓝天白云，还是在多云的天气观察云的变化，云都像是大自然给予我们的一幅活生生的画面，让我们不由得沉醉其中，感叹大自然的神奇和美丽。
第十一章 云雾形成的宏观条件及一般特征 大气物理学课件
谱分布曲线的的形态：如单调上升、单调下降， 单峰、多峰等
谱分布
3 尺度分布特性 简述粒子谱分布特时，使用平均和方差的概念，如平均半径
方差
常用特征量 〔a〕众数半径
r N 1 0rn(r)dr
2N 10rrnrdr
dnr 0
dr rmo de
〔b〕中值半径
n rmed r dr1N
0
2
学科性质
– 按研究对象尺度的大小，云物理学可分为 宏观云物理学和微观云物理学二局部。
– 前者研究水平尺度10m-100km以至 1000km，垂直厚度10m-10km范围内云的 形成、开展和消散的动力过程；
– 后者研究云体的组成元素—云粒子〔包括 云滴、冰晶〕和降水粒子〔雨、雪和冰雹 等〕所经历的凝结〔华〕、碰并和蒸发等 过程。其尺度仅0.1 μm- 1cm。
冰雹的形状
冰雹的形状
冰雹的形状
冰雹的尺度
小冰雹较为多见。据新 疆观测，直径在5至 20mm间的冰雹占总数的 92%，大于20mm的仅占 8%。
大的有像鸡蛋那么大(直 径约10厘米)
冰雹的尺度
冰雹的尺度
NCAR scientist Nancy Knight Coffeyville, Kansas, 1970.
nr a2rebr
它有两个控制参数a和b，它们有特定的物理意义：
云滴数密度
N0n(r)dr2ba3
平均半径
rN 10rn(r)d
r3 b
含水量
q w 1 6 ( 0 4 3)w 0 r3 n (r)d r 1 b 66w a 0
云滴谱分布函数
水的密度 w 和 q w都以g/m3为单位， r 以cm为单位。
云层结构知识点总结归纳
云层结构知识点总结归纳一、云层的定义和形成因素云是大气中由水蒸气凝结而成的微小水滴或冰晶的集合体。
它是地球大气中的一种天气现象，是大气中的水分子在特定条件下聚集形成的。
云的形成需要具备以下条件：1. 水汽含量高：空气中的水汽含量达到相对湿度饱和状态，即相对湿度达到100%。
2. 凝结核：空气中有足够的微小颗粒或颗粒团作为凝结核，这些凝结核可以是灰尘、盐粒、微生物等。
这些杂质在特定条件下可以使水蒸气凝结成水滴。
3. 低温：空气中的温度低于露点温度，使水蒸气凝结成水滴或冰晶。
二、云层的分类根据云形成的高度、形状和密度，可以将云层分为不同的类型。
主要的云层类型包括以下几种：1. 高空云层：高空云层主要由稀薄的冰晶组成，高度一般在6000米以上，主要包括卷云、卷层云和卷积云等。
2. 中层云层：中层云层主要由冰晶和水滴混合形成，高度在2000-6000米之间，主要包括层云、斑积云和积雨云等。
3. 低层云层：低层云层主要由水滴组成，高度在2000米以下，主要包括层积云、层云和雾等。
4. 垂直发展云层：垂直发展云层是指云体在大气中的高度有较大的变化，包括积雨云、雷暴云和雹暴云等。
根据云的形状和外观，还可以将云层分为不同的云种，如卷云、积云、层云、雾云等。
三、云层的结构和形态1. 卷云：卷云是一种长而柔软的云层，呈卷曲状。
它通常出现在大气边界层或对流层中，形成卷云的主要原因是水汽在受到地形障碍、气流剧烈对流或气温的快速变化时，水汽凝结形成云雾。
卷云的结构多变，有时呈层状，有时呈条状，也有的呈荡漾状。
卷云的高度一般在2000米以上。
2. 卷层云：卷层云是一种连续的、比较大范围的云层，呈卷曲状。
它通常出现在大气边界层或对流层中，形成卷层云的主要原因也是水汽在受到地形障碍、气流剧烈对流或气温的快速变化时，水汽凝结形成云雾。
卷层云的高度一般在2000米以上。
3. 卷积云：卷积云是一种具有明显竖直发展的云层，形状呈圆形或锥形。
云层结构知识点归纳总结
云层结构知识点归纳总结一、云的形成1.蒸发和凝结蒸发是指水分子从水面蒸发成水蒸气的过程，凝结是指水蒸气冷却后变成水滴或冰晶的过程。
云的形成是由蒸发和凝结这两个过程交替进行的。
2.上升运动水蒸气上升至高空时，由于压力和温度的改变，水蒸气会逐渐凝结成水滴或冰晶，形成云团。
二、云的分类1.按照云的高度分，可以分为高云、中云和低云。
其中高云是指云的高度在6000米以上，中云是指云的高度在2000-6000米之间，低云是指云的高度在2000米以下。
2.按照云的形态分，可以分为层状云、卷状云和穹状云。
其中层状云是指水平分布广阔的云，卷状云是指膨胀成卷状的云，穹状云是指顶部凸起的云。
3.按照云的性质分，可以分为水云、冰云和混合云。
其中水云主要由水滴组成，冰云主要由冰晶组成，混合云则由水滴和冰晶混合组成。
三、云的结构1.云层云层是指云的水平展布。
高层云层是一种平均高度大于6000米的云层；中层云是一种平均在2000至6000米之间的云层；低云是平均高度小于2000米的云层；2.云的层积结构层积结构是指云的水平展布呈现出一层一层的结构特征。
层积云多是由于大范围暖湿气流受到地形的阻挡或持续稳定的垂直对流形成的。
3.卷层云卷层云是一种低于8500米的低云，其上方是则是一块或多块不透明的积云间歇地遮住天空。
4.积云积云是一种低云，是在昼间或云底基几乎不降低的情况下在大气层中以数百米至数千米的垂直直径内形成的。
5.卷云卷云是一种低层云，是一条由纤细的、密集光滑的或直立的物质形成的云卷。
6.穹状云穹状云是一种较高的云，云既广泛，且上围呈现出隆起状，表明有较强的三维趋势。
7.乳状云乳状云是一种云，表现为由微气流和纤细的、散在的水滴的运动而形成的白色破碎块、卷及带。
8.云层穿透云层穿透时，低层云和特么云由于厚重从而阻挡了射线照射，就会看上去有种模糊状态的现象。
9.中云在云业内部，中层云是指在6000米和2000米之间的云层。
四、云的预测1.气象雷达利用气象雷达可以实时发现大气中的云团和降水情况，有利于对云的演变进行预测。
初中地理云知识点总结
初中地理云知识点总结一、云的形成云的形成是由于大气中的水蒸气在一定条件下凝结而成的气团。
大气中的水蒸气来自于地表水面的蒸发以及植物呼吸等过程。
当空气中的水蒸气达到一定浓度时，就会形成云。
云的形成主要分为三种方式：1.对流形成对流是指由于地面的加热而导致空气上升，当上升的空气中的水汽达到饱和状态时就会形成云。
这种云通常是在晴天的午后形成的，比如积雨云和雷暴云就是这种云的典型代表。
2.凝结形成当空气中的水蒸气遇冷凝结成水滴或冰晶时就会形成云。
这种方式的云通常形成在气流的冷却过程中，比如在冷锋前面和温带气旋中会形成大片的层云和卷云。
3.抬升形成当地形或气流的作用使得大气中的空气被抬升到较高的位置时，空气中的水汽就会凝结形成云。
这种方式的云通常形成在山脉和高原等地形的上空，如山地云和平流层云等。
二、云的分类根据云的形态和高度，云可以分为很多种类。
在初中地理中，通常将云分为低云、中云和高云三种。
其中低云一般高度在2000米以下，中云高度在2000米到6000米之间，高云高度在6000米以上。
1.低云低云一般高度在2000米以下，大多呈水平层状分布，如层云和雾。
层云厚度较大，能遮挡日光，对气温有一定的影响。
2.中云中云高度在2000米到6000米之间，通常由水汽和冰晶组成，如卷云和高积云。
卷云通常呈卷状，出现在冷暖气流交汇处，高积云则呈白色而薄的云层，通常出现在靠近温带气旋的地区。
3.高云高云高度在6000米以上，通常由冰晶组成，如卷层云和针状积云。
这些云通常出现在上升气流和强风带的地区，是寒冷地区的典型云型。
三、云的特点云的特点主要包括形状、颜色和厚度等方面。
云的形状是由于不同的气候条件和大气运动形成的，如积雨云呈堆状，层云呈水平层状。
云的颜色通常受到太阳光的影响，例如日出和日落时的云会呈现出红色或金色。
而云的厚度则是由云的类型和高度决定的，一般来说，云的厚度越大，遮挡太阳光的效果也就越强。
四、云对地球的影响云对地球的影响主要体现在两个方面，一是对气候的影响，二是对水循环的影响。
大气层中的气候现象云
大气层中的气候现象云大气层中的云是一种常见的气候现象，是由悬浮在空气中的水蒸气经过凝结而形成的可见团块。
云对于地球上的气候和天气有着重要的影响，它们的形状、颜色和高度可以提供关于天气状况的重要线索。
本文将从云的形成原理、分类以及气候变化中的作用等方面进行探讨。
一、云的形成原理云的形成是由于空气中的水蒸气达到饱和状态，并且进一步冷却形成水滴或冰晶。
当空气中存在足够的水汽时，当温度下降到饱和点以下，水蒸气会开始凝结成液态水滴或固态冰晶，这些凝结核成为云的种子。
凝结核可以是空气中的微粒、尘埃、盐粒或微生物等微小物质。
水蒸气凝结成云的过程可以通过三个主要原理来解释，即冷却、上升和含水气流。
首先，冷却是云形成的关键因素之一。
当地面升温时，空气也会受热并上升，随着空气上升，温度逐渐降低，当达到饱和点时，云就会形成。
其次，上升是云形成的另一个重要原理，上升空气能够将温暖和湿润的空气推向更高的大气层。
最后，含水气流也可以促进云的形成，在湿润的空气中，水蒸气可以在气流中快速上升，并逐渐冷却和凝结。
二、云的分类根据云的外观和高度，云可以分为不同的类型。
根据国际云图分类法，主要包括以下云的种类：1. 高层云：高层云位于高空，通常以白色或灰白色为主，形状呈细丝状或细纱状。
高层云的高度一般在6公里以上，预示着天气的变化。
2. 中层云：中层云位于低层云和高层云之间，形状呈团块状或波浪状，颜色为灰色或白色。
中层云的高度介于2公里到6公里之间，常常意味着天气可能变坏。
3. 低层云：低层云通常位于地面上方2公里以下，颜色为黑色或灰色。
低层云常常是均匀连续的云层，可以覆盖整个天空，是阴天或雨天的先兆。
4. 垂直云：垂直云以积云和层云为主，形状为球状或柱状，并且往往伴随着垂直上升的气流。
垂直云有时会发展成雷暴云，产生雷电、降雨和强风等天气现象。
三、云在气候变化中的作用云在气候变化中扮演着重要角色。
首先，云能够影响地球的能量平衡。
云能够阻挡来自太阳的短波辐射，并反射部分辐射回太空，从而降低地球的表面温度。
云的形成过程与基本云层种类
簡易水文循環
雲的種類
按高度分類 按形狀分類
雲的分類－按高度分類
種類 低雲族 中雲族 高雲族
雲高（中緯度地區） 雲高（熱帶地區）
０－２
０－２
２－７
２－８
７－１３
８－１２
雲的種類－按高度分類
高雲族
中雲族
低雲族
雲的分類－按形狀分類
層狀雲 波狀雲 積狀雲
雲的分類－層狀雲
形態： 成片 少見縫隙 分佈均勻
雲的種類－卷雲
白色、絲縷結構，白雲絲片
雲的種類－卷積雲
白色、細鱗片、小薄球
雲的種類－卷層雲
白色、絲縷狀雲幕
雲的種類－高積雲
白、灰白、薄塊、團塊
雲的種類－高層雲
淺灰色、條紋絲縷狀雲幕
雲的種類－雨層雲
暗灰色、暗黑低而均勻的降水雲層
雲的種類－層積雲
灰白、晴灰色、鬆動大雲塊或滾軸狀雲條
氣象(興趣組)
雲的形成過程 與 基本雲層種類
課Байду номын сангаас目標
明瞭雲的形成過程 認識十種雲層的種類
雲的形成過程
由水文循環所導致 當中涉及元素：水、微水粒子
水文循環－雲形成部分
能源來源：太陽所產生的能量 地表的水分因吸收了能量，進行蒸化作用 水分蒸化形成水汽，進入大氣 大氣的水汽到達露點溫度時，凝結成飽和水汽 形成雲
形成陰天
雲的分類－波狀雲
形態： 大致排列有序的波動 成行、成列、成片
雲的種類－積狀雲
形態 垂直向上發展 具有孤立 分散的特點
雲的種類
高雲族： 卷雲 卷積雲 卷層雲
中雲族： 高積雲 高層雲 雨層雲
03云的宏观特征
20
3.2.1 热泡的形成
热泡的升速
热泡升速与热泡半径和上升高度成反比。
21
3.2.1 热泡的形成
热泡顶高和半径的时间变化
随着时间增大，热泡的高度及尺度均有增大。
24
积云、 积云、积雨云形成
25
3.3 积云的形成 –气团雷暴模型 20世纪40年代拜尔斯（Horace Byers）和布 拉哈姆（Roscoe R. Braham Jr.）开始对流 云发展过程进行系统研究，根据1946～1947 年美国“雷暴计划”(The Thunderstorm Project)在美国南部地区对夏季雷暴云结构 和演变过程的观测资料，按照积云发展过程 中占主要地位的垂直气流情况，将典型对流 单体的发展生命史分为形成、成熟和消散三 大阶段。
Glider over Florida
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3.3 积云 –The Thunderstorm Project
Instrument Camera for P-61
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3.3 积云 –The Thunderstorm Project
Custom Built Aircraft Recording Equipment
26
3.3 积云 –The Thunderstorm Project
Thunderstorm Project Historicalrm Project
P-61 Squadron during the Ohio Phase of the Project
39
3.3 积云 –The Thunderstorm Project
(大气科学基础)云的分类与形成条件
海南永兴岛海面上形成众多淡积云和碎积云，淡积
云个体较大，边缘有些零散，由于逆光淡积云云体 呈暗灰色，碎积云个体很小，云体零散而形状多变，
远处高空是匀卷层云。
浓积云，浓积云云体高大，轮廓清晰，底部较平， 比较阴暗，很像高塔，垂直发展旺盛，垂直厚度超 过水平宽度、顶部呈圆弧形重叠，很像花椰菜；
✓ 浓积云是由大小不同尺度的水滴组成，小水滴直径 出现在5-50微米之间；大水滴多出现在100-200微 米之间。当云发展旺盛时，云中上升气流可达1020米/秒，当云顶温度在-10℃以下，会出现过冷水 滴、冻滴、霰和冰晶。每当浓积云发展非常旺盛时 ，云的顶部会出现头巾似的一条白云，叫幞状云；
Clear skies——晴 Scattered Cloud——少云 Broken Clouds——多云 Overcast——阴
(2) 云的形成
• 凝结 Condensation
✓ Condensation occurs when the relative humidity exceeds 100%； ✓ Water only condenses on a surface；
✓Concentrations from 1 to 1000 per cm3 of air
• 冰核 Ice Nuclei ✓Water does not always freeze at 32 F；
✓Water existing at temperatures below freezing is called “super-cooled”；
(3) 云的分类
Cloud
Cumulus
积云
Stratus
or 层云
Cloud
Cirrus
卷云
6云的形成与天气
3.荚状云
• 天气转变在局部升降气流汇合处， 上升气流区形成云，上部下沉气 流使云的边缘变薄而形成豆荚状 的云，称荚状云。
• 荚状云通常是晴天的预兆，但如 在它之后出现高层云，也可向阴 雨天气转变
天上豆荚云，地下晒煞人
云的微物理结构
• 云滴的物态 指组成云的云滴是水滴还是冰晶。暖
云、冷云、冰云、混合云 • 云滴的大小
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.12.1 520.12. 1519:1 4:0819: 14:08D ecembe r 15, 2020
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 12月15 日星期 二下午 7时14 分8秒19 :14:082 0.12.15
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Tuesday, December 15, 2020
15-Dec-2020.12.15
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。20.12.1519:14:0815 December 202019:14
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。19:1 4:0819: 14:0819 :1412/ 15/2020 7:14:08 PM
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 519:14: 0819:1 4Dec-20 15-Dec-20
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 19:14:0 819:14: 0819:1 4Tuesday, December 15, 2020
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年12 月下午 7时14 分20.12. 1519:1 4December 15, 2020
云的分类及特征(优制材料)
2、伴见现象： 有雷暴、阵雨、冰雹。
3、其它气象要素变化：Cb过境常常引起 T.P.V急剧变化。
4、注意连续观测
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3、 层积云 Sc (Stratocumulus)
层积云是低空波动产生的云，云底高 通常在600～2000m。 透光层积云Sc tra 蔽光层积云Sc op 积云性层积云Sc cug 荚状层积云Sc lent 堡状层积云Sc cast
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浓积云 Cu cong (Cumulus congestus)
云体臃肿高大， 轮廓清晰完整，底部 平坦阴暗，顶部圆弧 重叠，垂直发展旺盛， 垂直高度大于水平宽 度。
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Cu hum—Cu cong
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碎积云 Fc (Fractocumulus)
个体很小，形状 破碎不规则，轮廓不 完整，常随风飘移很 快，多呈白色。
中云簇
高层云As 透光高层云 (As tra) 蔽光高层云 (As op) 高积云Ac 透光高积云 Ac tra 蔽光高积云 Ac op 积云性高积云 Ac cug
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低云簇
层云St 碎层云Fs
层积云Sc 透光层积云 蔽光层积云 积云性层积云 荚状层积云 堡状层积云
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高云簇
卷积云Cc
中云簇 低云簇
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鬃积雨云 Cb cap (Cumulonimbus Capillatus)
云体浓厚庞 大，云顶毛丝结 构明显，向外扩 展开来，形成铁 砧状，云底混乱 铅黑，并伴有雨 幡下垂。
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积雨云的云底
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积雨云被遮蔽时的识别
1、云底：铅黑，天空中云体有明显起伏， 云中乱流强，云底混乱。
云是怎么形成的
云是怎么形成的抬起头看看天空，会看到一片片云彩，像洁白的棉花糖，点缀在蓝天上，很漂亮。
你知道云彩是怎么形成的吗?原因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。
我们都知道，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(升华)，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。
拓展在光照下，江水、河水、海洋等水面、植物叶面的蒸发，产生大量的水汽。
受大气温度低于水面沸点的影响，水汽含量在大气中产生较大变化，从而呈现出各种形态，而云便是这些形态之一。
从地面往上的大气中，离地面越近，温度越高，空气越稠密;反之，越往高空，则温度越低，空气也越稀薄。
当水汽进入大气层，随着高度的增加越往上升，空气越稀薄，气压越低的影响，上升的水汽由于体积缩小而比重增大，从而就会膨胀。
由于水汽的膨胀会消耗自身的热量，因此，上升空气中的温度降低。
温度的降低，大气层容纳水汽的能力则越来越小。
当温度降低到一定程度时，空气中的水汽便会达成饱和。
这时，如果空气继续上升，就会有多余的水汽析出。
当水汽在上升过程中，大气里的温度高于0℃时，多余的水汽便凝结成小水滴;当温度低于0℃时，多余的水汽则被凝化为小冰晶。
天上的云是怎么形成的
天上的云是怎么形成的 天上的云是⼤⽓中⽔汽凝结成的⽔滴、过冷⽔滴、冰晶或者它们混合组成的漂浮在空中的可见聚合物，以下是由店铺整理关于天上的云是怎么形成的内容，希望⼤家喜欢! 云的形成 地⾯上的⽔吸热变成⽔蒸⽓，上升到天空蒸汽层上层。
由于蒸汽层上层温度低，⽔蒸⽓体积缩⼩⽐重增⼤，蒸汽下降。
由于蒸汽层下⾯温度⾼，下降过程中吸热，再度上升遇冷，再下降，如此反复⽓体分⼦逐渐缩⼩，最后集中在蒸汽层底层。
在底层形成低温区，⽔蒸⽓向低温区集中，这就形成云。
云的简要介绍 云是地球上庞⼤的⽔循环的有形结果。
太阳照在地球的表⾯，⽔蒸发形成⽔蒸⽓，⼀旦⽔汽过饱和，⽔分⼦就会聚集在空⽓中的微尘(凝结核)周围，由此产⽣的⽔滴或冰晶将阳光散射到各个⽅向，这就产⽣了云的外观。
因为云反射和散射所有波段的电磁波，所以云的颜⾊成灰度⾊，云层⽐较薄时成⽩⾊，但是当它们变得太厚或浓密⽽使得阳光不能通过的话，它们可以看起来是灰⾊或⿊⾊的。
地球以外⾏星也会有云，但⽔不⼀定是其它⾏星的云的主要成分，如⾦星的硫酸云。
看云识天⽓⽅法 长期的观测和实践表明，云的产⽣和消散以及各类云之间的演变和转化，都是在⼀定的⽔汽条件和⼤⽓运动的条件下进⾏的。
⼈们看不见⽔汽，也看不见⼤⽓运动，但从云的⽣消演变中可以看到⽔汽和⼤⽓运动的⼀举⼀动，⽽⽔汽和⼤⽓运动对⾬、雪、冰、雹等天⽓现象起着极为重要的作⽤。
千百年来，我国劳动⼈民在⽣产实践中根据云的形状、来向、移速、厚薄、颜⾊等的变化，总结了丰富的“看云识天⽓”的经验，并将这些经验编成谚语。
我们在这⾥将这些有关“看云识天⽓”的谚语汇总在⼀起,有兴趣的朋友不妨留⼼作⼀些观察对照。
“天上钩钩云，地上⾬淋淋”：钩钩云指钓卷云，这种云的后⾯，常有锋⾯(特别是暖锋)、低压或低压槽移来，预兆着阴⾬将临; “炮台云，⾬淋淋”：炮台云指堡状⾼积云或堡状层积云，多出现在低压槽前，表⽰空⽓不稳，⼀般隔8-10⼩时左右有雷⾬降临。
云层结构知识点总结
云层结构知识点总结一、云的形成云是由水蒸气凝结而成的，水蒸气在空气中升华、冷却而凝结成水滴或冰晶形成的悬浮在空中的白色物体。
在大气中，水蒸气通过一系列的气象条件，逐渐形成云。
1.水蒸气的来源：水蒸气是从海洋、湖泊、河流、植被、土壤等水面上或近地面的水体，以及植物蒸腾、生物代谢等源头释放出来的。
此外，人类生产的燃料燃烧也会释放水蒸气。
2.水蒸气的冷却：水蒸气在空气中上升时，在高空气压下，气温下降，水蒸气因温度下降而凝结成水滴或冰晶。
3.气象条件：水蒸气凝结形成云的过程中，还需要有适当的湿度、气压、温度、风速等气象条件。
二、云的类型云种类繁多，按照国际气象组织(WMO)的分类标准，云分为几十个类型，但按形态上主要分为4类：卷云、堡云、层云和积云。
1.卷云：卷云，也称为串云，是一种形成于低层大气的云朵，卷云的形状通常呈卷曲状，似羊群皱折的毛皮，有时非常壮观。
卷云常出现在低层大气中，表明天气将要改变。
2.堡云：堡云是一种在中层大气形成的云朵，通常呈独特的层状结构，像是一座巨大的城堡一般，因此被称之为“堡云”。
3.层云：层云是一种在低层大气形成的云朵，通常非常薄，呈灰白色，遮蔽阳光，形成湿冷的感觉。
层云会给天气带来阴天，有时还伴随着绵绵细雨。
4.积云：积云是一种在中低层大气形成的云朵，它们通常生长迅速，云层呈现出高大、硕大的形状，有时云体还会形成山峰或城堡一样的形态。
此外，根据高度、形态和特性等不同也可细分为卷云、层云、云团、堡状云、积云、积雨云、卷层云、蔽日云、沙尘暴、雾、露、霜、冰雹等。
三、云的特性云的形成和特性受多种因素的影响，它们的类型和形态可能会因不同的气象条件而异。
但总体来说，云具有以下特性。
1.云的色彩：云的颜色通常取决于太阳光的照射角度和波长。
在白天，云多呈白色或浅灰色，夕阳时会呈现出丰富多彩的黄、红、橙等颜色；而在夜间，云通常呈现出黑色或深灰色。
2.云的高度：云的高度通常以海平面为基准。
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参考书目
其它：
王鹏飞、李子华，1989，《微观云物理学》
梅森，1979，《云物理学》 黄美元，徐华英等，1999，《云和降水物理》 王明康，1991，《云和降水物理学》 Dennis, 1980, Weather Modification by Cloud Seeding Pruppacher, H. R., and J. D. Klett, 1978, Microphysics of Clouds and Precipitation
冰雪晶的形状
冰雪晶的形状
60
50 Sector Plates Hollow
40
Dendrite Needle
30
Prisms
20
Sectored Plate
10 Very Thick Plates 0 -10 -20 TEMPERATURE (oC) -30 -40 Solid Prisms
0 Solid Cups Prisms
Byers－Braham雷暴单体模式
11.2 云雾降水的宏观特征
对流云中含水量（概念）
积云的形成－气团雷暴模型
发展阶段
积云的形成－气团雷暴模型
成熟阶段
积云的形成－气团雷暴模型
消散阶段
积云的形成－局地强对流风暴
中纬度地区暖季，当出现对流不稳定层结且
从对流层低层到高层存在较大的铅直风切变 时，可以发展强烈的局地对流，形成由积雨 云组成组成发展起来的中尺度风暴系统，称 为局地强风暴，以区别于气旋风暴，它同时 伴生强降水、大风、冰雹等强烈天气。
（de>0）和降温（- dT>0），一般来说，大气 中形成自然云雾，主要以降温过程为主。
湿空气达到饱和的主要途径－降温机制
湿空气达到饱和的主要途径－降温机制
湿空气达到饱和的主要途径－降温机制
湿空气达到饱和的主要途径－降温机制
湿空气达到饱和的主要途径 - 降温机制
总结－云雾形成的宏观条件
湿空气达到饱和的主要途径－降温机制
学科性质
•
云雾降水物理中最主要的矛盾是大气在 运动中实际可能容纳的水汽量和大气中 实际存在的水分含量之间的矛盾。
学科性质
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
云雾降水至少在以下诸多方面都起着重要作用：
地球-大气水分循环中的一个关键环节
影响地球辐射平衡 湿沉降 大气中液相化学反应床 影响大气的垂直输送 雷暴影响全球大气电平衡过程 人工影响云雾降水的理论基础
学科性质
•
宏观云物理学主要是大气动力学问题，微观 云物理学则更多的是水汽的相变热力学和气 溶胶力学问题，所需的知识为热力学原理、 扩散理论和物理化学等。
•
•
宏观和微观二者是相互依存、相互作用的。
通常的云物理学著作侧重于云的微物理学， 并不是认为云的动力过程不重要，主要原因 是对云的动力学的了解远不如对云的微物理 学那样清楚。
N d n(d ) N 0e d
I
6
w d n d u d d
3 0
雨滴谱
雨滴谱
两种雨强下的雨滴谱: 1 mm/h, 10 mm/h
a: 数浓度谱 ；b: 质量通量谱
雨滴谱
雨滴谱
冰雹
按尺度和结构分三类： （1）霰（软雹）：基本上由各自冻结的小云滴集合在一 起而构成。白色、透明、密度小，直径约为6mm的圆球 形或锥形的冰粒。 （2）冰丸（小雹、冰粒）：透明或半透明，直径几毫米， 形状无规则。冻滴或霰外面包一层薄冰壳，这层冰可以 是捕获小滴冻结而成，或是霰部分融化再冻结而成。 （3）冰雹：直径在5mm以上的冰块、冰球。形状多样， 大小不一。中等强度的风暴可产生直径几厘米的冰雹， 很强盛的风暴可产生10 cm乃至更大的冰雹。其密度约 0.9g/cm3。常呈透明与不透明相间的多层结构，中心初 始雹胚可以是软雹、小雹或冻滴。
学科性质
– 按研究对象尺度的大小，云物理学可分为 宏观云物理学和微观云物理学二部分。
– 前者研究水平尺度10m-100km以至1000km， 垂直厚度10m-10km范围内云的形成、发展 和消散的动力过程； – 后者研究云体的组成元素—云粒子（包括云 滴、冰晶）和降水粒子（雨、雪和冰雹等） 所经历的凝结（华）、碰并和蒸发等过程。 其尺度仅0.1 μm- 1cm。
亮带
11.2.5 降水的宏观特征
一般一次降水量总比云中总含水量要大，可见在降 水过程中云中水量往往不断地在补充，即由垂直气 流不断地输送水汽入云，这是云雾降水的一个根本 特点。 云中水分循环次数
暖锋云系：4-40 积状云：1.5-12
n
Wprecipitation Wcloud _ water Wprecipitation Winput
总结－云雾形成的宏观条件
降温
上升膨胀冷却
对流 孤立对流：Cu, Cb, Ac等 镶嵌（细胞）对流：Ac, Sc等 斜升 锋面斜升：暖锋、缓行冷锋、静止锋上的Ci, Cs, As, Ac, Ns等 地形斜升：上坡雾、Sc等 波动 风切变和气流过山：荚状、波状、涡条状Ci, As, Sc等
温度低于0度，下部高于0度的降水云，在对流不强 时，往往在雷达回波中显示出明显的亮带。 呈水平带状
亮带的形成：降水质粒的反射率与复折射指数m有
亮带结构：位于0度层以下80~400m，厚度15~150m，
关，水的折射率因子约为冰的5倍。雪在下落到0度 层，外层融化成水表，易碰并粘连—折射率增加5 倍—完全变为水滴时，尺度减小、下落末速增大— 反射率减小。由于它是雪花融化所致，故也称融化 带。
11.1.1 云和降水的分类
11.1.2 云雾形成宏观条件
相对湿度f >100% 凝结、凝华 水滴、冰雪晶。 相对湿度变化方程：
f e/ E ln f ln e ln E df de dE f e E dE Lv dT Clausius-Clapeyron Eq.: E RvT 2 df de Lv dT f e RvT 2
含水量
4 160 3 qw 10 ( ) w 0 r n(r )dr 6 w a 3 b
6
云滴谱分布函数
水的密度 w 和 q w都以g/m3为单位， r 以cm为单位。 由以上三式中任意二式均可确定a和b，如由后两式可得
qw a 1.45 10 ( ), 6 wr
2
1
2
冰雪晶的形状
• 雪晶是指冰晶通过凝华及撞冻、凝结、碰并等 机制增长到尺度大于300微米后的水成物。
• 国际上将固体降水物分为十类。
• 三种主要冰晶类型：柱(针)状、片(平面)状和辐 枝(六角柱)状。
形状与生长条件关系－环境温度、湿度、生长率
S很大时，随T下降形状变化：片→柱→片→柱 交替进行。 S较低时，变形仅出现于-9℃(柱→片)及-22℃(片 →柱)。近冰面饱和时，形状为厚六角片的平衡 形态，高与直径比约0.81。
30,000
WARM FRONT STABLE CONDITIONS
Stable warm air
CI
层状云
20,000
CS AS
10,000
NS ST
AS
SC
200 100 0
FOG RAIN and LOW NIMBUSTRATUS
100 200 300 400 500
亮带
（雷达显示屏上反射率特别大的长条区）：凡上部
6
b
3 r
（2）对数正态分布
nr
ln r ln rg exp 2 2 ln g 2 ln g N
2
其控制参数为几何平均半径 rg 和几何标准差 g ，其离散表达式分别为
ln rg
ni ln ri
i
ni
i
,
ni (ln ri ln rg ) ln g i ni 1 i
Prism (Column) Dendritic Sectored Plate
冰晶
冰晶
冰晶
冰晶
冰晶
冰晶
冰雪晶
冰雪晶
冰雪晶
雨滴谱
最常用的测定降水的宏观特征量就是地面上的降雨 率（降水强度）。而最常用的表示降水的微观特征 量便是雨滴大小的分布函数（即滴谱） 马歇尔和帕尔默(Marshall and Palmer，1948)
积云的形成－超级单体
积云的形成－超级单体
积云的形成－局地强对流风暴－单体
积云的形成－超级单体
积云的形成－超级单体
积云的形成－超级单体
July
8th, 2003 - Western South Dakota
积云的形成－局地强对流风暴－多单体
积云的形成－局地强对流风暴－多单体
层状云
凇附
Riming: The process by which ice crystals grow through the collision, collection, and freezing of supercooled water droplets.
参考书目
教材类：
Rogers, and Yau, 1989, A short course in cloud physics (3rd edition), Pergamon Press.
2nd edition 1979, 云物理简明教程，周文贤、 章澄昌译，气象出版社，1983。 北大地球物理系大气物理教研室云物理学组 编，1981，《云物理基础》，农业出版社。 顾震潮，1980，《云雾降水物理基础》，科 学出版社。