(大气科学基础)云的分类与形成条件

从飞机上观测浓积云个体庞大，顶部向上凸起好似一
座小山，云体周围分布着很多淡积云，右侧上方有一 块浓积云处于发展阶段。图中上部远方是密卷云
图中三块浓积云正处于发展阶段，由于云中上升气
流很强，云顶迅速上升，使云顶上比较潮湿的气层
迅速冷却凝结，形成覆盖在云顶上的轻纱似的云幕， 即幞状云，这三块云很快又发展成秃积雨云
✓ 积雨云，由浓积云演变而成，云体浓厚庞大垂直发 展旺盛，很像耸立的高山，顶部已冰晶化，呈白色 ，毛丝般的纤维结构，云顶随云的发展逐渐展平成 砧状。积雨云的底部显得十分阴暗，常有雨幡下垂 或伴有碎雨云。
低云
低云，共有积云、积雨云、层积云、层云、雨层云、 碎雨云六属。
✓ 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。
✓Convergence is an atmospheric condition that exists when there is a horizontal net inflow of air into a region.
✓When air converges along the earth's surface, it is forced to rise since it cannot go downward.
Temperature
✓As the parcel rises, it cools, and the humidity increases until it reaches 100%;
✓When this occurs, cloud droplets begin forming as the excess water vapor condenses on CN particles;
Why does air rise ?
✓An air parcel will rise naturally if the air within the parcel is warmer than the surrounding air (like a hot air balloon).
✓As the earth is heated by the sun, bubbles of hot air form (called thermals) and rise upward from the warm surface.
• 积云
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 ，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。
蓝色的天空, 漂浮着一朵朵白色的淡积云，个体较
小，云底较平有阴影，云顶凸起，水平宽度大于垂 直高度
9000米高空拍摄的淡积云云场，大小不同的云块分 布在低空呈白色；距飞机较近的淡积云云块较大，
• Cloud Formation Imagine an air parcel, rising upward through the atmosphere. The air parcel expands as it rises and this expansion causes the temperature of the air parcel to decrease.
✓ 按照云底高度将云分为高云，中云，低云3族
✓ 按照云的形态将云分为孤立的相互间不相联系的 团块状积状云，表面不匀整的波状云以及均匀的 云幕层状云三种类型：
层状云：雨层云、高层云、卷层云、卷云 波状云：层积云、层云、高积云、卷积云 积状云：淡积云、浓积云、积雨云
✓ 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。
边缘也比较零散，远方的淡积云个体显得很小；排 列也不整齐，远方白色云条是密卷云。
碎积云 ，它是由1-15微米的小水滴组成。云体很小 ，比较零散分布在天空，形状多变，为白色碎块，多 为破碎了或初生的积云。
云南石林冬季出现的碎积云，形状多变，边缘破碎， 轮廓很不完整，靠左边一大块碎积云，正向淡云发 展。
✓Without ice nuclei, pure water would need to be – 40F to freeze；
✓Some CN are also good ice nuclei, others are not.
• Clouds in the Atmosphere ✓Clouds are a collection of water drops and/or ice crystals;
• 看云识天气 天上钩钩云，地上雨淋淋。 天有城堡云，地上雷雨临。 天上扫帚云，三天雨降淋。 早晨棉絮云，午后必雨淋。 早晨东云长，有雨不过晌。 早晨云挡坝，三天有雨下。 早晨浮云走，午后晒死狗。 早雨一日晴，晚雨到天明。 今晚花花云，明天晒死人。 空中鱼鳞天，不雨也风颠。 天上豆荚云，不久雨将临。 天上铁砧云，很快大雨淋。
✓ Middle (2-7km above the ground) Altostratus (AS)（高层云）, Altocumulus (AC)（高
积云）
✓ Low (Less than 2km above the ground) Stratus (ST)（层云）, cumulus (CU)（积云）, strato-cumulus (SC)（层积云）
✓Above this point the cloud droplets grow by condensation in the rising air; If the rising motion is sufficiently intense and enough water vapor is present, precipitation will develop.
✓Clouds form when water vapor in the atmosphere condenses, condensation only occurs on CN;
✓Water vapor condenses when the relative humidity exceeds 100%;
第五章 云物理学基础
• §1 云的分类与形成条件 • §2 主要云属的宏观和微观特征 • §3 云滴的凝结和碰并增长 • §4 自然降水过程 • §5 人工影响天气基础
§1 云的分类与形成条件
（1）云的描述 （2）云的形成 （3）云的分类
（1）云的描述
• Observed Cloud Cover station reporting symbol
(3) 云的分类CloudΒιβλιοθήκη Cumulus积云
Stratus
or 层云
Cloud
Cirrus
卷云
Low cloud
Middle cloud
High cloud
• Sorted by structure ✓ Cirrus – Composed of Ice, ‘wispy’
✓ Cumulus – Detached elements ‘puffy’, ‘cottonlike’
✓Water existing at temperatures below freezing is called “super-cooled”；
✓Some particles cause super-cooled water to freeze, these particles are known as ice nuclei；
The symbol highlighted in yellow indicates the amount of cloud cover observed at the time the observation is taken. In this case, broken clouds were reported
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；
老云结了驾，不阴也要下。 云吃雾有雨，雾吃云好天。 云吃火有雨，火吃云晴天。 乌云接日头，半夜雨不愁。 乌云脚底白，定有大雨来。 低云不见走，落雨在不久。 西北恶云长，冰雹在后晌。 暴热黑云起，雹子要落地。 黑云起了烟，雹子在当天。 黑黄云滚翻，冰雹在眼前。 黑黄云滚翻，将要下冰蛋。 满天水上波，有雨跑不脱。
✓ Stratus – Uniform Layer, ‘sheetlike’ ✓ Nimbo（降水云） – Precipitation producing