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1、南京信息工程大学南京信息工程大学 夏俊荣夏俊荣现代大气探测学2012年年9月月12日日 致 谢 本课程多媒体教材是在兰州大学张文煜教授的同类教材基础之上修改完成，此外还得到了其他诸位老师的帮助，在此谨表示衷心感谢。第二讲 云的观测（1）知识结构知识结构2.1 概述概述2.2 云状云状 一、低云族一、低云族 二、中云二、中云族族 三、高云族三、高云族2.3 云的观测云的观测 一、判定云状一、判定云状 二、估计云量二、估计云量 三、测定云高三、测定云高2.4 气象应用气象应用2.5 复习思考题复习思考题2.1 概述概述 云：是悬浮在大气中的小水滴云：是悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒或二者混合的可见
2、聚合体。或冰晶微粒或二者混合的可见聚合体。有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒。粒。底部不接触地面底部不接触地面。云的生成，外形特征，量的多少，分布及云的生成，外形特征，量的多少，分布及其演变，不仅反映了当时大气的运动、稳定程其演变，不仅反映了当时大气的运动、稳定程度和水汽状况，而且也是预示未来天气变化的度和水汽状况，而且也是预示未来天气变化的重要征兆之一。重要征兆之一。地气能量平衡（气候变化）地气能量平衡（气候变化）航空安全航空安全 减灾防减灾防灾灾 国防安全国防安全云的观测：云的观测：主要是判定云状，估计云量和测定主要是判定云状，估计云量和测定云高云高观测时的
3、注意事项：观测时的注意事项：由于云总是在不停地变化由于云总是在不停地变化着，不断地生成和消散。因此，云的观测应着，不断地生成和消散。因此，云的观测应注意它的连续演变，尽量选择在能看到全部注意它的连续演变，尽量选择在能看到全部天空及地平线的开阔地点或平台上进行天空及地平线的开阔地点或平台上进行2.2 云状云状 云的外行特征千变万化，形成原因各不相同，云的外行特征千变万化，形成原因各不相同，但它们又有其共同的特点。但它们又有其共同的特点。通常按云的通常按云的外形特征外形特征、结构特点结构特点和和云底高度云底高度，将云分为将云分为3 3族、族、1010属、属、2929类。类。云中云中云高云高云 低云
4、低云低云低云积云积云（Cu)积雨云积雨云(Cb)层积云层积云(Sc)层云层云(St)雨层云雨层云(Ns)淡积云（淡积云（Cu hum)碎积云碎积云(Fc)浓积云浓积云(Cu cong)秃积雨云秃积雨云(Cb calv)鬃积雨云鬃积雨云(Cu cap)透光层积云透光层积云(Sc tra)蔽光层积云蔽光层积云(Sc op)积云性层积云积云性层积云(Sc cug)堡状层积云堡状层积云(Sc cast)荚状层积云荚状层积云(Sc lent)层云层云(St)碎层云碎层云(Fs)（遥感）（遥感）雨层云雨层云(Ns)碎雨云碎雨云(Fn)5000 m低低 云云积雨云的顶部积雨云的顶部 低云：积云低云：积云Cu
5、、积雨云积雨云Cb、层、层积云积云Sc、层云层云St、雨层云雨层云Ns。低云多由水滴组成，垂直发展旺盛的低低云多由水滴组成，垂直发展旺盛的低云由水滴、过冷水滴和冰晶组成。云底在云由水滴、过冷水滴和冰晶组成。云底在2500m以下，随季节、地理纬度变化。以下，随季节、地理纬度变化。大部分低云都可能产生降水，雨层云常大部分低云都可能产生降水，雨层云常有连续性降水，积雨云多阵性降水，有时有连续性降水，积雨云多阵性降水，有时降水量很大降水量很大 1.1.积云积云 CuCu 成因：成因：在不稳定层结的空气中，由于热力和动在不稳定层结的空气中，由于热力和动力产生对流作用，使水汽凝结而成的云。力产生对流作用，
6、使水汽凝结而成的云。特征：特征：生成的云体垂直向上发展；消散时向水生成的云体垂直向上发展；消散时向水平方向扩展，常为分散孤立大云块。个体明显，平方向扩展，常为分散孤立大云块。个体明显，底部较平，顶部成圆弧形或重叠的圆弧形突起。底部较平，顶部成圆弧形或重叠的圆弧形突起。云块之间多不相联。云块之间多不相联。发展旺盛的积云，可降小阵雨发展旺盛的积云，可降小阵雨 （1 1）淡积云淡积云 Cu humCu hum 特征：特征：云的个体不大，轮廓清晰，底部较平，顶云的个体不大，轮廓清晰，底部较平，顶部呈圆弧形凸起，垂直发展不旺盛，云底较扁平，薄部呈圆弧形凸起，垂直发展不旺盛，云底较扁平，薄的云块呈白色，厚
7、的云块中部有淡影。分散在空中，的云块呈白色，厚的云块中部有淡影。分散在空中，晴天常见晴天常见 成因：成因：当大气中产生对流运动时，一部分空气上当大气中产生对流运动时，一部分空气上升，四周空气下沉补充，下沉气流区则因绝热增温，升，四周空气下沉补充，下沉气流区则因绝热增温，不会凝结成云；上升气流的水平范围从几十米到几千不会凝结成云；上升气流的水平范围从几十米到几千米，这种大小不等的上升气块，到达凝结高度时，便米，这种大小不等的上升气块，到达凝结高度时，便形成了许多孤立分散的对流单体，并形成了大小不一形成了许多孤立分散的对流单体，并形成了大小不一的积云体的积云体 淡积云由直径淡积云由直径5-30微米
8、的水滴组成微米的水滴组成,而北方和高而北方和高寒地区冬季的淡积云是由冰晶组成寒地区冬季的淡积云是由冰晶组成,有时会下零星雨有时会下零星雨雪雪 （2 2）碎积云）碎积云 FcFc 特征：特征：在淡积云形成之前或积云被风吹散时，会形在淡积云形成之前或积云被风吹散时，会形成边缘破碎、轮廓不完整、形状多变的碎积云成边缘破碎、轮廓不完整、形状多变的碎积云 成因：成因：积云体的形成，开始并不很明显，往往是边积云体的形成，开始并不很明显，往往是边形成边消散。所以，形成了薄而边缘破碎的碎积云。大形成边消散。所以，形成了薄而边缘破碎的碎积云。大气中对流增强时，碎积云可以发展成淡积云。若有强风气中对流增强时，碎积
9、云可以发展成淡积云。若有强风和湍流时，淡积云的云体会变的破碎，形成碎积云和湍流时，淡积云的云体会变的破碎，形成碎积云 碎积云多由碎积云多由1-15微米的水滴组成微米的水滴组成.天空中若只有碎天空中若只有碎积云出现，且无明显发展时，一般表示天气系统稳定积云出现，且无明显发展时，一般表示天气系统稳定（3 3）浓积云）浓积云 Cu cong Cu cong 特征：特征：云的个体高大，轮廓清晰，底部较平、阴暗，云的个体高大，轮廓清晰，底部较平、阴暗，垂直发展旺盛，垂直高度一般大于水平宽度，顶部呈垂直发展旺盛，垂直高度一般大于水平宽度，顶部呈圆弧形重叠凸起，很象花椰菜圆弧形重叠凸起，很象花椰菜 成因：成
10、因：浓积云由淡积云发展而成，是对流云发展浓积云由淡积云发展而成，是对流云发展的旺盛阶段。一般不产生降水，但有时降小雨。如果的旺盛阶段。一般不产生降水，但有时降小雨。如果在早晨有浓积云发展，表明大气层结不稳定，常有积在早晨有浓积云发展，表明大气层结不稳定，常有积雨云发展，甚至有雷阵雨产生雨云发展，甚至有雷阵雨产生 浓积云是由大小不同的水滴组成，小水滴直径一浓积云是由大小不同的水滴组成，小水滴直径一般为般为5-50微米之间；大水滴多出现在微米之间；大水滴多出现在100-200微米之间。微米之间。当垂直气流很强，发展旺盛时，顶部温度在当垂直气流很强，发展旺盛时，顶部温度在-10 C以下，以下，可出现
11、霰和冰晶。有时顶部出现一条白云，叫做幞状可出现霰和冰晶。有时顶部出现一条白云，叫做幞状云云 2 2、积雨云、积雨云 CbCb 特征：特征：云体庞大、浓厚，很象耸立的高山，云体庞大、浓厚，很象耸立的高山，顶部已开始冻结，呈白色，轮廓模糊，有的有毛顶部已开始冻结，呈白色，轮廓模糊，有的有毛丝般的纤维结构。云底阴暗，气流混乱，起伏明丝般的纤维结构。云底阴暗，气流混乱，起伏明显，有时呈悬球状结构，常有雨幡下垂，或伴有显，有时呈悬球状结构，常有雨幡下垂，或伴有碎雨云碎雨云 成因：成因：积雨云是对流云发展的极盛阶段。发积雨云是对流云发展的极盛阶段。发展成熟的积雨云常产生较强的阵性降水，并伴有展成熟的积雨云
12、常产生较强的阵性降水，并伴有大风、雷电等现象。有时还会降冰雹，偶尔有龙大风、雷电等现象。有时还会降冰雹，偶尔有龙卷风产生卷风产生 积雨云多由水滴、过冷水滴、冰晶、雪花组积雨云多由水滴、过冷水滴、冰晶、雪花组成，有时还包含有霰粒、冰雹。在云内有强烈的成，有时还包含有霰粒、冰雹。在云内有强烈的上升、下沉气流区，可观测到速度为几十米上升、下沉气流区，可观测到速度为几十米/秒秒的上升、下沉气流，并经常出现起伏不平的云底的上升、下沉气流，并经常出现起伏不平的云底（1 1）秃积雨云秃积雨云 CbCb calvcalv 这种云是浓积云向鬃积雨云发展的过渡阶段。这种云是浓积云向鬃积雨云发展的过渡阶段。云顶已开
13、始冻结，云顶花椰菜形的轮廓渐渐模糊，云顶已开始冻结，云顶花椰菜形的轮廓渐渐模糊，丝絮状结构还不太明显，云体其余部分仍具有浓丝絮状结构还不太明显，云体其余部分仍具有浓积云特征。这是积雨云的初始阶段，存在时间较积云特征。这是积雨云的初始阶段，存在时间较短促短促（2）鬃积雨云）鬃积雨云 CbCb cap cap 这种云是积雨云发展的成熟阶段。由秃积这种云是积雨云发展的成熟阶段。由秃积雨云发展而成。云顶白色，丝絮状结构明显，常雨云发展而成。云顶白色，丝絮状结构明显，常呈马鬃状和铁砧状，底部阴暗，气流混乱呈马鬃状和铁砧状，底部阴暗，气流混乱 由由淡积云淡积云浓积云浓积云秃积雨云秃积雨云鬃积鬃积雨云是对流
14、增强时依此发展形成的为低空积状云雨云是对流增强时依此发展形成的为低空积状云的四个阶段的四个阶段。当对流减弱，云内下沉气流占主导。当对流减弱，云内下沉气流占主导作用时，云体将逐渐瓦解消散，演变成其它的云作用时，云体将逐渐瓦解消散，演变成其它的云3 3、层积云、层积云 ScSc 特征：特征：云块较大，在厚薄、形状上有很大差云块较大，在厚薄、形状上有很大差异，常呈灰白或灰色。薄的云可辨别太阳位置，异，常呈灰白或灰色。薄的云可辨别太阳位置，厚的云比较阴暗。云块常成群、成行或成波状排厚的云比较阴暗。云块常成群、成行或成波状排列。布满天空，犹如大海的波涛列。布满天空，犹如大海的波涛 成因：成因：在多数情况
15、下，层积云是由于空气的在多数情况下，层积云是由于空气的波状运动和湍流混合作用使水汽凝结而成。有时波状运动和湍流混合作用使水汽凝结而成。有时是由强烈的辐射冷却而形成的。一般表示天气稳是由强烈的辐射冷却而形成的。一般表示天气稳定，若层积云逐渐加厚，甚至融合成层，则表示定，若层积云逐渐加厚，甚至融合成层，则表示天气将有变化。低而厚的层积云往往产生降水天气将有变化。低而厚的层积云往往产生降水 层积云厚度一般从几百米到二千米。多由直层积云厚度一般从几百米到二千米。多由直径为径为5-40微米的水滴组成。在冬季出现的层积云微米的水滴组成。在冬季出现的层积云也可能由冰晶、雪花组成也可能由冰晶、雪花组成 （1
16、1）透光层积云）透光层积云 Sc Sc tratra 特征：云块较薄、呈灰白色，排列整齐，云特征：云块较薄、呈灰白色，排列整齐，云块之间常有明显缝隙，边缘比较明亮块之间常有明显缝隙，边缘比较明亮（2）蔽光层积云）蔽光层积云 Sc op 云块较厚，呈暗灰色，云块之间无缝隙，常云块较厚，呈暗灰色，云块之间无缝隙，常密集成层，底部有明显的波状起伏，常布满全天，密集成层，底部有明显的波状起伏，常布满全天，可产生降水可产生降水（3）积云性层积云）积云性层积云 Sc cug 云块较大，呈灰白色，多为条状，顶部具有云块较大，呈灰白色，多为条状，顶部具有积云特征。是由衰退的积云或积雨云扩展而成。积云特征。是由
17、衰退的积云或积雨云扩展而成。也可由傍晚地面湿热空气上升凝结而成。它的出也可由傍晚地面湿热空气上升凝结而成。它的出现一般表示对流减弱，天气系统逐渐趋向稳定，现一般表示对流减弱，天气系统逐渐趋向稳定，但有时可降小雨但有时可降小雨（4 4）堡状层积云）堡状层积云 Sc cast Sc cast 云块细长，底部平整，顶部凸起，有垂直发云块细长，底部平整，顶部凸起，有垂直发展地趋势。远处看去，好象城堡或长条形锯齿展地趋势。远处看去，好象城堡或长条形锯齿 堡状层积云是由于较强的上升气流突破稳定堡状层积云是由于较强的上升气流突破稳定层后，局部垂直发展所形成的。如果大气中对流层后，局部垂直发展所形成的。如果大
18、气中对流继续增强，水汽条件也具备，则往往预示有积雨继续增强，水汽条件也具备，则往往预示有积雨云发展，甚至有雷阵雨产生云发展，甚至有雷阵雨产生（5）荚状层积云）荚状层积云 Sc lent 中间厚、边缘薄，形似豆荚、梭子状的云条。中间厚、边缘薄，形似豆荚、梭子状的云条。个体分明。在山区由于谷地聚集充沛的水汽，受个体分明。在山区由于谷地聚集充沛的水汽，受地形抬升作用，常常在山脊上空形成荚状云地形抬升作用，常常在山脊上空形成荚状云4 4、层云、层云 StSt(1)(1)层云层云 StSt 云体均匀成层，呈灰色，很象雾，云底很低，但不云体均匀成层，呈灰色，很象雾，云底很低，但不接触地面，一般由直径接触地
19、面，一般由直径5-30微米的水滴或过冷水滴组成。微米的水滴或过冷水滴组成。厚度一般厚度一般400500米米 层云是在气层稳定的情况下，由于夜间强烈的辐射层云是在气层稳定的情况下，由于夜间强烈的辐射冷却或湍流混合作用使水汽凝结或由雾抬升而成。层云冷却或湍流混合作用使水汽凝结或由雾抬升而成。层云经常在日出后由于气温升高，稳定层结被破坏而随之消经常在日出后由于气温升高，稳定层结被破坏而随之消散。有时层云也会降毛毛雨或米雪散。有时层云也会降毛毛雨或米雪（2）碎层云）碎层云 Fs 云体为不规则的碎云片，形状多变，移动较快，呈云体为不规则的碎云片，形状多变，移动较快，呈灰色或灰白色，往往是由消散中的层云或
20、雾抬升而成。灰色或灰白色，往往是由消散中的层云或雾抬升而成。天空出现碎层云多预示晴天天空出现碎层云多预示晴天5 5、雨层云、雨层云 NsNs(1)(1)雨层云雨层云 NsNs 灰暗的均匀云层，能完全遮蔽日月，云底常伴有碎灰暗的均匀云层，能完全遮蔽日月，云底常伴有碎雨云。云底混乱，没有明显的界限，云层水平分布范围雨云。云底混乱，没有明显的界限，云层水平分布范围很广，常布满全天。云层厚度很广，常布满全天。云层厚度40005000米。一般有米。一般有连续性降水。云层较高的雨层云，常形成下垂的雨幡或连续性降水。云层较高的雨层云，常形成下垂的雨幡或雪幡。雨层云多由高层云发展而成，如可从蔽光高积云、雪幡。
21、雨层云多由高层云发展而成，如可从蔽光高积云、蔽光层积云演变而成。蔽光层积云演变而成。（2）碎雨云）碎雨云 Fn 云体低而破碎，形状多变，移动较快，呈灰色或暗云体低而破碎，形状多变，移动较快，呈灰色或暗灰色，常出现在雨层云、积雨云或高层云下。是由于降灰色，常出现在雨层云、积雨云或高层云下。是由于降水物蒸发，空气湿度增加，在湍流作用下水汽凝结而成。水物蒸发，空气湿度增加，在湍流作用下水汽凝结而成。这种低而破碎的云，叫作恶劣天气下的碎雨云。所谓，这种低而破碎的云，叫作恶劣天气下的碎雨云。所谓，恶劣天气，一般指降水时或降水前后的天气状况（黑云恶劣天气，一般指降水时或降水前后的天气状况（黑云压境）压境）(自动化自动化)