高積云和層積云(1)上課講義

高積云和層積云(1)知識(shí)結(jié)構(gòu)2.1概述2.2云狀

一、低云族

二、中云族三、高云族2.3云的觀測(cè)

一、判定云狀二、估計(jì)云量三、測(cè)定云高2.4氣象應(yīng)用高云卷云(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)勻卷層云(Csnebu)卷積云(Cc)2.2.3形成云的基本過程

云的形成過程是空氣中的水汽由各種原因達(dá)到過飽和而發(fā)生凝結(jié)或凝華的過程。水汽要凝結(jié)成水滴或凝華成冰晶而形成云，必須具備兩個(gè)基本條件：一是要有水汽凝結(jié)核，二是要有水汽過飽和，二者缺一不可。大氣中一般不缺乏凝結(jié)核，因此，形成云的最關(guān)鍵問題，還在于應(yīng)有水汽的過飽和。一般來說，空氣中水汽達(dá)到過飽和的方式主要有兩種：（1）在空氣中水汽含量不變的情況下，空氣降溫冷卻。（2）在空氣溫度不變的情況下，增加水汽含量。2.2.3形成云的基本過程

對(duì)云的形成來說，降溫冷卻過程是主要過程，靠增加空氣中的水汽含量來形成云，機(jī)會(huì)極少。那么降溫冷卻過程有哪幾種呢？１、絕熱上升冷卻：空氣上升時(shí)會(huì)產(chǎn)生絕熱膨脹冷卻，所以，在一定的水汽條件下，只要具有充分的上升運(yùn)動(dòng)，就可以發(fā)生凝結(jié)。產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)的原因，可以是熱力的（對(duì)流運(yùn)動(dòng)）原因，也可以是動(dòng)力的（動(dòng)力抬升）原因引起。有三種上升運(yùn)動(dòng)，一是局地對(duì)流上升，二是大范圍斜升，三是波動(dòng)上升。２、混合冷卻：由于亂流交換，空氣產(chǎn)生混合，結(jié)果使一定層次內(nèi)的空氣溫度和水汽重新分布，暖空氣與冷空氣混合后，其溫度必然較原來的溫度降低，稱為混合冷卻。

３、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(shí)又不斷地向外輻射能量，當(dāng)它向外輻射能量超過了它吸收的輻射能量時(shí)，本身的溫度就下降，這個(gè)過程稱為輻射冷卻。在任何一次因冷卻而形成云的過程中，有時(shí)不只是一種冷卻過程在起作用?！?.3云的觀測(cè)云的觀測(cè)主要是觀測(cè)什么？

云狀觀測(cè)要注意它的連續(xù)演變，從外形特征、結(jié)構(gòu)、色澤、排列、高度以及伴見的天氣現(xiàn)象著眼，通過認(rèn)真細(xì)致的分析，判定云狀。云狀按“云狀分類表”中29類云的簡(jiǎn)寫字母記入觀測(cè)簿。云量多的云狀記在前面；量相同時(shí)，記錄的先后次序自定。無云時(shí)，云狀欄空白。1、判定云狀2、估計(jì)云量3、測(cè)定云高

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

1、判定云狀2、估計(jì)云量3、測(cè)定云高

云量觀測(cè)包括總云量和低云量。總云量是指觀測(cè)時(shí)天空被所有的云遮蔽的成數(shù)，低云量指天空被低云所遮蔽的成數(shù)，均記整數(shù)。１、總云量的觀測(cè)全天無云，總云量記0；天空完全為云所遮蔽，記10；天空完全為云所遮蔽，但只要從云隙中可見青天，則記10ˉ；云占全天十分之一，記1；云占全天十分之二，記2；其余依次類推。天空有少許云，其量不到天空的十分之零點(diǎn)五時(shí)，總云量也記0２、低云量的觀測(cè)觀測(cè)低云量的方法與總云量同。全天無低云或雖有少許低云但其量不到十分之零點(diǎn)五時(shí)，低云量記0；天空被低云遮住一半時(shí)，低云量記5；整個(gè)天空為低云遮蔽，低云量記10；但如有云隙能見到青天或看到上層云時(shí)，低云量記10ˉ。

云底距測(cè)站地面的垂直距離稱為云高。云高以米為單位，并在云高數(shù)值前加記云狀。云狀只記十個(gè)云屬和Fc，F(xiàn)s，F(xiàn)n三個(gè)云類。實(shí)測(cè)云高在數(shù)值右上角記“ｓ”，估測(cè)云高不記任何符號(hào)。

1、判定云狀2、估計(jì)云量3、測(cè)定云高

１、實(shí)測(cè)云高（1）氣球測(cè)定云高：是用已知升速的氫氣球或氦氣球，觀測(cè)其進(jìn)入云底（氣球開始進(jìn)入像霧一樣的云層但未最終消失的點(diǎn)）的時(shí)間，乘以氣球升速求得。

（2）云幕燈測(cè)定云高：云幕燈，是一種夜間實(shí)測(cè)云高的儀器，由光源、反光裝置和支撐保護(hù)裝置三部分組成。觀測(cè)時(shí)，利用云幕燈燈光垂直照射云底，形成一個(gè)明顯的光點(diǎn)，在距云幕燈已知水平距離的觀測(cè)點(diǎn)，用仰角器瞄準(zhǔn)光點(diǎn)，測(cè)得仰角值，根據(jù)直角三角形的原理，求算出云高。（3）激光測(cè)云儀測(cè)定云高：激光測(cè)云儀由發(fā)射望遠(yuǎn)鏡、接收望遠(yuǎn)鏡和電子門組成。當(dāng)激光通過發(fā)射望遠(yuǎn)鏡發(fā)射激光的同時(shí)由參考脈沖使電子門打開，于是計(jì)數(shù)電路就對(duì)時(shí)標(biāo)脈沖計(jì)數(shù)。激光脈沖遇到云層被云滴散射，其中后向散射部分被接收望遠(yuǎn)鏡接收后，通過光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)指令電子門關(guān)閉，計(jì)數(shù)停止。計(jì)數(shù)電路記下從電子門開放到關(guān)閉的時(shí)間間隔，即為激光在測(cè)云儀和被測(cè)目標(biāo)物之間往返一次所經(jīng)過的時(shí)間，乘以光速，取一半，由測(cè)云儀的仰角讀數(shù)，即可求得云高。２、估測(cè)云高用目力估計(jì)，經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算或利用已知目標(biāo)物高度估測(cè)等方法估測(cè)云高云屬常見云底高度范圍(m)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(shí)在600m以下；沙漠和干燥地區(qū)，有時(shí)高達(dá)3000m左右積雨云600-2000一般與積云云底相同，有時(shí)由于有降水，云底比積云低層積云600-2500當(dāng)?shù)蛯铀渑鏁r(shí)，云底高可在600m以下。個(gè)別地區(qū)有時(shí)高達(dá)3500m左右層云50-800與低層濕度密切關(guān)系，濕度大時(shí)云底較低；低層濕度小時(shí)，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(shí)可高達(dá)6000m左右高積云2500-4500夏季，在我國南方，有時(shí)可高達(dá)8000m左右卷云4500-10000夏季，在我國南方，有時(shí)高達(dá)17000m；冬季在我國北方和西部高原地區(qū)可低至2000m以下卷層云4500-8000冬季在我國北方和西部高原地區(qū)，有時(shí)可低至2000m以下卷積云4500-8000有時(shí)與卷云高度相同各云屬常見云底高度范圍表天空狀況不明時(shí)云狀、云量的記錄（1）因雪暴、霧使天空的云量、云狀無法辨明時(shí)，總、低云量記10，云狀欄記該現(xiàn)象符號(hào)。因吹雪、霧、輕霧使天空的云量、云狀不能完全辨明時(shí)，總、低云量記10，云狀欄記該現(xiàn)象符號(hào)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(shí)，則按正常情況記錄。（2）因煙幕、霾、浮塵、沙塵暴、揚(yáng)沙等視程障礙現(xiàn)象使天空云量、云狀全部或部分不明時(shí)，總、低云量記“-”，云狀欄記該現(xiàn)象符號(hào)或同時(shí)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(shí)，則按正常情況記錄。（3）幾種特殊情況下云量、云狀的記法舉例見下表。觀測(cè)時(shí)天空實(shí)況有霧，整個(gè)天空可辨，有4成Actra有霧，天頂或部分天空可辨，可見Actra有雪暴，天空不明有沙塵暴天空不明有浮塵，整個(gè)天空可辨，無云總云量為10無縫隙。下層布滿Sccug從云隙中可見上層有Ac但類別不能確定總云量為10無縫隙。下層布滿Sctra，從云隙中可見上層有云，云狀無法判定總云量/低云量4/010/1010/10-/-0/010/10-10/10-云狀A(yù)ctra≡

ActraSccug

AcSctra

-高山站云的觀測(cè)和記錄(1)當(dāng)云底高度高于測(cè)站時(shí)，按正常情況觀測(cè)記錄。(2)觀測(cè)時(shí)遇有云頂?shù)陀跍y(cè)站的云，應(yīng)在觀測(cè)簿紀(jì)要欄盡可能記錄其云狀、云量及利用已知高度的物體確定其云頂距離測(cè)站水平線下高度。此時(shí)應(yīng)對(duì)這些云的上部表面加以簡(jiǎn)單描述，如表面是平的還是波狀的，有無聳立的積狀云自云層上部表面凸起等。在估計(jì)云頂?shù)陀跍y(cè)站的云量時(shí)，成層的云層為山所刺穿的部分，也應(yīng)當(dāng)作為云所遮掩來考慮。在記錄云頂?shù)陀跍y(cè)站的高度時(shí)，應(yīng)在記錄前加“–”號(hào)。⑶觀測(cè)時(shí)遇到云底低于測(cè)站，而云頂高于測(cè)站的云，應(yīng)在觀測(cè)簿紀(jì)要欄記錄其云狀、云量，云底高度記＜0。云籠罩測(cè)站時(shí)，按霧記錄，若云霧移出測(cè)站時(shí)，應(yīng)按云記錄。夜間云的觀測(cè)夜間云的觀測(cè)，是比較困難的。要比較正確構(gòu)判定夜間云。首先必須了解當(dāng)天傍晚云的發(fā)展與變化規(guī)律。如果傍晚云的性質(zhì)穩(wěn)定，并且變化不大，則夜間可能繼續(xù)保持著。如果白天是對(duì)流云，就可根據(jù)傍晚觀測(cè)云是發(fā)展還是衰退，來決定夜間可能演變?yōu)槭裁丛茽?。夜晚?yīng)在沒有燈光或燈光很弱的地方進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)星光的有無與模糊程度，來確定有無云，以及什么云。高云一般都可見星光。只是模糊程度不同而已。有CS時(shí)星光模糊而均勻；有Ci時(shí)則星光有的地方模糊，有的地方明亮。夜晚天空的銀河與Ci很容易混淆，應(yīng)注意。銀河是白色呈帶狀（有時(shí)也有分枝），橫過天空。短時(shí)間內(nèi)，看不出移動(dòng)。而Ci呈黑色分布很不規(guī)則，有時(shí)可以察覺其移動(dòng)。層狀云（Ns，As，St）一般都遮蔽全天，看不到星光，但天空明亮程度還可以分辨出。As天空較明亮；Ns天空較暗黑，云的形體結(jié)構(gòu)及碎云隱約可辨；而St則均勻低暗，使天空與地平線的交界線亦難分出。Ac與Sc云塊輪廓通?？梢员嬲J(rèn)。若地面有燈光照射時(shí)，低云一般是灰白色，云愈低顏色愈淺。中云是灰白色或黑色。高云為黑色，薄的Ci、Cs幾乎與天空顏色很難分開。根據(jù)云的降水性質(zhì)與伴見的天氣現(xiàn)象，也有助于夜間正確判定云狀。夜間估計(jì)云量時(shí)，視星光的能見與否及清晰程度來決定?？床灰娦枪獾哪遣糠痔炜兆鳛榭傇屏俊Ｓ行┍≡齐m然能透過星光，但可按照星光的清晰程度加以判斷。夜間在云狀、云量能完會(huì)確定的情況下，記錄方法與白天相同。通常情況下夜間總云量都必須進(jìn)行估計(jì)，由于某種原因，低云狀、量不能判別時(shí)，記錄以“－”表示。例如云布滿全天，不能確定什么云時(shí)，云量記10／一，云狀記“－”。一般云的演變

對(duì)流云的演變

4、云狀電碼

云的變化與天氣變化有著密切的聯(lián)系，為了迅速而簡(jiǎn)明報(bào)告觀測(cè)的云天狀況就需要編制云天狀況的電碼。云的編碼分為ＣL、ＣM、ＣH三類，每類包括從0到9以及X共11個(gè)云碼。在編碼時(shí)，如果同一類電碼中同時(shí)有兩個(gè)電碼可以選擇時(shí)，按以下原則處理：（1）對(duì)未來天氣變化具有指示性意義的云碼，優(yōu)先編報(bào)

ＣL云天的指示性云天電碼為3，9；

ＣM云天的指示性云天電碼為8；

ＣH云天的指示性云天電碼為5，6；（2）同一高度上出現(xiàn)幾種云狀時(shí)，一般選擇量多的云編碼；量相同時(shí)，一般選擇電碼大的云編碼。低云

中云

高云

0沒有低云

沒有中云

沒有高云

1淡積云和（或）碎積云透光高層云

毛卷云

2濃積云，可伴有淡積云或?qū)臃e云，云底在同一高度上。

蔽光高層云

密卷云

3禿積雨云，可伴有積云或?qū)臃e云

透光高積云，較穩(wěn)定，并在同一高度上

偽卷云

4積云性層積云時(shí)常伴有積云

變化不定的透光高積云（常呈莢狀）并出現(xiàn)在一個(gè)或幾個(gè)高度上

卷云（常呈鉤狀）有系統(tǒng)地移入天空，且常常全部增厚

5透光、蔽光層積云

有系統(tǒng)地移入天空的透光高積云，常全部增厚，甚至有一部分變成蔽光高積云或雙層高積云

輻輳狀卷云和卷層云，或只有卷層云，有系統(tǒng)的移入天空，且常常全部增厚，連續(xù)云幕前緣的高度角小于45°。6層云和（或）碎層云

積云性高積云

輻輳狀卷云和卷層云，或只有卷層云，有系統(tǒng)的移入天空，且常常全部增厚，連續(xù)云幕前緣的高度角大于45°。

7雨層云和（或）碎雨云

非系統(tǒng)移入天空的雙層高積云或蔽光高積云，量不增加；或高層云與高積云同時(shí)存在

卷層云布滿全天

8積云和透光、蔽光層積云同時(shí)存在，此兩種云的底部高度不同

絮狀和（或）堡狀高積云、層積云

卷層云，非系統(tǒng)移入天空或量不增加，也未布滿全天

9

鬃積雨云，可伴有積云或碎雨云

混亂天空的高積云，常在不同的高度上

卷積云，可伴有卷云和(或)卷層云，但以卷積云為主

云的生成，外形特征，量的多少，分布及其演變，不僅反映了當(dāng)時(shí)大氣的運(yùn)動(dòng)、穩(wěn)定程度和水汽狀況，而且也是預(yù)示未來天氣變化的重要征兆之一。正確觀測(cè)分析云的變化，是了解認(rèn)識(shí)大氣物理狀況，掌握天氣變化規(guī)律的一個(gè)重要因素。此外，云的觀測(cè)對(duì)于保證航空飛行的安全也起著重要的作用。§2.４氣象應(yīng)用云也是影響大氣運(yùn)動(dòng)和地球大氣系統(tǒng)能量平衡的重要因素。在全球增溫過程中，云對(duì)地面氣候的作用也是十分重要的研究課題，云在大氣遙感定量產(chǎn)品推導(dǎo)中，也是必須考慮的因素。例如卷云可影響大氣溫度垂直分布的推導(dǎo)精度。而且，對(duì)全球范圍內(nèi)降水地區(qū)和降水量的估計(jì)，也要依靠對(duì)云的觀測(cè);氣團(tuán)、鋒和地面低壓系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展和移動(dòng)與云變化都有關(guān)系。§2.４氣象應(yīng)用在航空氣象上，云對(duì)飛機(jī)的飛行活動(dòng)和飛行安全有很大的影響，所以云的預(yù)報(bào)是航空氣象預(yù)報(bào)的重要內(nèi)容。云高對(duì)航空氣象學(xué)的要求來說是最嚴(yán)格的，氣象部門利用云底探照燈、轉(zhuǎn)動(dòng)光速云幕儀、激光云幕儀、云幕氣球、目力估測(cè)等觀測(cè)方法測(cè)定云底高度。在軍事氣象上，云是海軍必須