简述大气层中云的物理成因以及云的观测

摘 要 云的形成与演变，是大气中的物理过程演变的具体表现之一，云的形状、数量和分布常常标志着当前大气运动的状况，因而在天气预报上便以之作为重要的参考资料之一。云的观测主要是云量、云状、云高的观测。云状分为高云、中云、低云三族，十属，二十九类，是所处大气层中不同高度的云系。云的观测中要注意辨别容易混淆的云状以及注意云的发展、分布和演变。

关键词 云；云的形成； 云状的分类；容易混淆的云状；云系的连续或相互演变

中图分类号： P185 文献标识码： A 文章编号：

云是悬浮在大气中的小水滴、过冷水滴、冰晶或它们的混合物组成的可见聚合体；有时也包含一些较大的雨滴、冰粒和雪晶。其底部不接触地面。

云的观测主要是判定云状、估计云量、测定云高和选定云码。云的观测应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，应注意它的连续演变。观测云时，如阳光较强，须戴黑色（或暗色）眼镜[ ]【1】。

1云的形成物理过程

凝结必须要经过饱和的过程，所以要形成云就得在大气达到饱和后，有多余的水汽凝结出来，同时空中要有适当的凝结核。倘使云中水滴很少蒸发，或蒸发得非常缓慢的话，则所形成的云可以继续存在，并维持较长时间不致消散。

空中剩余水汽产生的原因不外乎：

1.1 潮湿空气的流入，使空气湿度加大；

1.2 气温低于露点温度。此外，和冷却同时，必须空气又在上升，因此上升空气的冷却是云形成的主要物理过程。

使大气冷却的原因，可以分为三种，即（1）绝热膨胀作用，（1）乱流交换作用和（3）辐射作用。在绝热膨胀作用下，空气的冷却作用，常常是因它的气压的降低而产生的。在锋面上，巨大的空气有着较慢的上升运动，可以上升到几千米的高度上去，而且可以冷却到露点以下。因此，空气的上升运动是使巨大云块形成的基本原因之一。乱流交换所产生的空气冷却作用是随温度的铅直分布情况而定的。假使当时的层结是稳定的话，即假使当时温度直减率是小于每千米６°时，那么在乱流交换所达到的高度内，其上面部分的空气就会冷却下来。假使同时有水分为乱流移送到上面部分时，那么就可有层云或层积云形成。此外，乱流交换作用在有其他过程（如两种气团的混合作用，波动......等等）时得成为补助的因素。不过产生于云的的乱流交换作用却是有力的因素，它能把云滴从云中带到四周的空气中，而使云消散下去。使空气冷却的最后一种因素是辐射作用。它表现在含有大量的尘埃、凝结核、烟粒的空气层次冷却的过程中，尤其在云层顶部夜间冷却的过程中。由辐射所引起的冷却作用，常使夜间较薄的逆温层下出现层云或层积云，而且有时会使这些云加厚起来。在自然界中，以上列举的各种过程都是共同作用着的，而且互相把作用加叠上去。就厚度较厚的云来讲，使它形成的决定因素常是上升运动[ 投稿：《城市建设理论研究》期刊]【5】。

2云的观测

2.1 云状的判定与记录

云状的判定，主要根据天空中云的外形特征、结构、色泽、排列、高度以及伴见的天气现象，参照“云图”，经过认真细致的分析对比判定是那种云。判定云状要特别注意云的连续演变过程。

云状记录按“云状分类表”中二十九类云的简写字母记载。多种云状出现时，云量多的云状记在前面；云量相同时，记录先后次序自定；无云时，云状栏空白。

2.1.1 云状的分类

按云的外形特征、结构特点和云底高度，将云分为三族，十属，二十九类（见云状分类表）。

2.1.2 云雨的产生以及云状、天气现象的配合记录和选定云码

2.1.2.1 云雨的产生：在低云族中，积雨云是对流云发展的极盛阶段。发展成熟的积雨云即[cbcap]云，常产生雷暴、阵雨（雪），或有雨（雪）旛下垂。有时还会产生飑或降冰雹。云底偶有龙卷产生。 Sccug的出现一般表示对流云减弱、天气逐渐趋向稳定，但有时会下小阵雨。受热带气旋影响，在有大雨、暴雨降水期间，虽然无雷，但实质是积雨云区的Ｃｂcap云降水。大雨、 暴雨降至Ｎｓ或Ｃｂ云中[]【2-4】。普通层积云Scop会下普雨，即通常用语中的雨、小雨、小到中雨、中雨。

2.1.2.2云状、天气现象的配合记录：当有雷暴现象存在时，云状就一定有[cbcap] 配合。但云状有[cbcap]时，天气现象栏可无雷暴现象出现。以及同上如：2.1.2.1所述云雨的配合特征。

2.1.2.3选定云码：当定时观测时次有云状为sctracuhum Fc 或sccugcuhum Fc时，云状码中的低云码应为８或４。又如：定时观测记录云状为sccug Fn（4成）或Fn sccug时，云状码中的低云码应为7[ ]【1-2】。

2.1.3 容易混淆的云状

2.1.3.1As tra与Ｃs nebu是两种比较容易混淆的云状。Astra与Ｃs nebu云状的明显特征区别在：As tra云状透过云层，日月轮廓模糊，好象隔了一层毛玻璃，地面物体没有影子。而Ｃs nebu云状即使在云幕较厚时，日月轮廓仍清楚可见，地物有影、有晕【1】。

2.1.3.2 夜间观测时两种比较容易混淆的云状：一种是As与St。这两种云的物理成因不同，St多产生在暖湿气团里，而As多为锋面云系，因此，As云变化连续、稳定，维持时间较长，任何时间都可出现，而St云体变化大，维持时间较短，常突然生成，突然消失，多出现在后半夜至清晨，日出后很快消散。另一种是Sｃ与Ｃi，尤其当夜间在夕阳下山的山顶附近出现少量的Sｃ或Ｃidens时容易混淆。区别的方法：从亮度上看，Ｃi中间较黑，边缘较亮，而Sｃ则整个云块（条）都较浓黑；从季节上看，Ｃidens多出现在冬季，而Sｃ多出现在春秋季节【5】。

2.1.4云的连续或相互演变

了解云的连续变化和云的相互演变并结合天气形势对整个天气有一个系统的概念，对观测云及天气现象会有很好的帮助。例如：当500hpa高空有槽时，常可能产生高云，700hpa高空有槽时，常可能产生中云[ ]【5】。

2.1.4.1云的连续演变。在大气层中，层积云除直接生成外，也可由高积云、层云、雨层云演变而来，或由积云、积雨云扩展或平衍而成。在傍晚，积云性层积云有时也可以不经过积云阶段直接形成。层云除直接生成外，也可由雾层缓慢抬升或由层积云演变而来。雨层云多数由高层云变成，有时也可由蔽光高积云、蔽光层积云演变而成。高层云常由卷层云变厚或雨层云变薄而成。有时也可由蔽光高积云演变而成。卷积云可由卷云、卷层云演变而成。有时高积云也可演变为卷积云【1】。

2.1.4.2云的相互演变。高积云都可与高层云、层积云、卷积云相互演变【1】。

2.2 估计云量

云量是指云遮蔽天空视野的成数。估计云量的地点应尽可能见到全部天空，当天空部分为障碍物（如山、房屋等）所遮蔽时，云量应从未被遮蔽的天空部分中估计，如果一部分天空为降水所遮蔽，这部分天空应作为被产生降水的云所遮蔽来看待。云量观测包括总云量和低云量。总云量是指观测时天空被所有的云遮蔽的总成数，低云量是指天空被低云族的云所遮蔽的成数，均记整数。