天空区域指南中的云部分包括十属云,形成国际上通用的三族云,即根据云高。低云是在7,000英尺(2000米)上空;中云是在7,000~15,000英尺(2000~4600米)高空;高云是在15,000英尺(4600米)以上的高空,直至对流层顶部,在这一指南中包括一些相关云种、变异和所谓的“附件云”它们都与各种云层的发生有关。有许多业余观测者所遵循的准则,有助于根据云名称判断其形状。例如:拉丁文字中的前缀alto和cirro最早表示云的高度:以alto开头的云名称是中云。
而以cirro开头的云名称卷积云属高纬地区的云,形状极似卷云。
云的名称表示其特色。就很普通的积云而言,开始小,但随后变得越来越大的云,故被称作积云,形成风暴或积雨云。
然而,并非所有云层的名称都能这样轻易解释。那些以拉丁文字后缀stratus和cumulus的字可以体现如布片的云层和蓬松的积云特点。但也未必都如此。例如高积,就它的前缀而言,是中层云,但它的形状差异极大。
一些高积云内含有冰晶,但另外一些没有冰晶。有些平行出现,有些类似鱼鳞天一样,形状复杂;还有一些形成蓬松的类似城堡一样的城堡云,常常预示着暴风雨。似乎这种多样性还是不够的,气象专家们仍发现新的云层形状。例如层云,曾一度被认为是高度的统一,但雷达研究表明,许多层云都渗入到积云中而形成向上的塔状云。大批的雷雨云合并成模糊的卷云和高积云,有艾奥瓦州那样大小,结果到第二天又重新展开。
云层并非是吸引大气观测者们惟一的空中现象。阳光透过大气放出光芒时,各种各样的大气尘埃、水滴和冰晶干扰了这一奇妙的效果。一系列这种可视的景色在该指南末尾中可以提到。
在观测天空状况时,不要直视太阳,用一只伸出去的拳头挡住太阳。
层云
层状云是一种云,它包括高层云和卷层云。层云很低,呈灰色云状分布,常见于清晨。
当层云底部接近地面,就形成了雾。
层云可以在各种条件下生成。但最常见的是由于各种气温条件而形成各个层面的大气。
通常云在夜间形成,那时风轻,天蓝。例如,辐射雾和地面云雾。地面云雾常聚集于低处。
如流水的峡谷,那里冷凝的空气渐渐消失,而且空气也十分潮湿。
层云也在暖空气笼罩在较冷的表面上形成,构成薄雾。在这些情况下,移动的空气在和冰、雪、冷地面和冻水相接触而变得十分寒冷。这样形成的雾比辐射雾更浓,持续时间也更长。
有一种层云即蒸气雾,是冷空气在初冬时节掠过较暖的湖水表面而形成的。在冷空气有如云带一样升腾之际,它会变暖并从湖面上聚拢湿气,它看上去很像蒸气。有时这些状况产生湖泊效应降雪带。凉雨落在地面、水面或房顶较暖的表面时,也可形成酷似蒸气的雪云层。使雨水以飘带的形式蒸发。
高度
从地面到2000英尺(600米)高空。云层底部,清晨靠近地面,白天因日照加热而上升;尤以辐射云雾为例。
范围
全球,通常哪里温暖,潮湿的空气就会在冷的地表、水面、雪地或冰面上浮动,在峡谷保持整个冬天的现象。
季节
终年,主要集中在寒冷季节里,那时放射出的热量在夜晚会消失在空中。特色包括与逆温有关的稳定大气(逆温出现在暖空气经过空气上方)。根据云层的形成方式:
也包括良好的天气(如夜晚的层云在白天蒸发)和坏天气(如从降雨落在温暖的地面、从长时间的薄雾和浓密的谷雾中层云的形成)。
多样性
层云上端冻硬(强逆温和非消散阶段)或蓬松(因太阳照射而形成弱逆温、消散或蒸发)。
通常层云上端会形成小气流,从高处向下看,层云十分清晰。
碎层云
积云和层云包括许多云层被称作碎层云,表明强风将云层吹成纤维状、水流状以及破碎状。碎层云有时在积雨云或云开始分裂时产生,碎层云,也称作断层云(右),是在积云变弱以及在雨云层和积雨云的下方因雨使空气空冷。碎层云最主要特点是伴随有流动性大规模的气旋和风暴。
透光层云
你若透过层云看不见太阳或月亮,你是在透过层云不透明的部分看,但不论怎样模糊,你看到了太阳或月亮,那么云层十分薄,而且常常被称作半透明体。当云层从不透明转变成半透明,它表明这样的层云会很快消失。
辐射雾
辐射雾形成于夜晚,那时风轻天蓝,这使地球把大量的热散发到太空中去。此时地面和地面上的空气变凉,直至达到变成露水的温度,水滴这样便形成了。辐射雾不会在大的水域上空形成,因为水温在夜晚变化不大,若只出现薄薄一层水雾,就会形成露或霜。如果持续变凉,霾就会形成。随着湿空.气层的变厚,就会形成雾。霾比雾更为精确。当能见度不足3300英尺(1000米)时,霾就被精确地解释成雾。当能见度低。于1970英尺(600米),飞机若没导航就很危险。
温和的内陆峡谷地区经常会出现辐射雾,随后是连绵的雨。辐射雾仅需5~10分钟就可生成。有可能是当阳光温暖了大地,而大地又使上方空气变暖;或可能是强风把雾和干燥的空气混杂在一起的缘故,辐射雾消失很慢。
平流雾
这种雾是当温湿的空气经过较冷的表面而生成的。在这种情况下,移动的空气与下面的表面相接触而变冷,如果清冷的空气温度下降到露点温度时,雾就会生成。在远离纳米比亚海岸、远离加利福尼亚的金门大桥的法拉洛恩斯海湾,以及远离秘鲁和智利的阿塔卡玛海岸,这些地方常可看到这种雾。薄雾也可在靠近暖锋处生成,因为温暖空气流经积雪覆盖的大地。
由于温湿空气的移动和较强的风与天气状况有关,由空气移动而生成的雾通常比辐射雾浓密而且扩散面大,持续时间长,即便阳光照射也不易蒸发。
上坡雾
有些地区,像空气一样生成的雾被迫上升,这种情况的发生可以是风把空气吹向山坡。
当空气上升时,它就会冷却形成露珠,这样云就形成了。这种过程持续上升直至弥漫整个山坡。由于上升的空气还处在地表处,云就可以在地表处形成。当风朝着适当的方向吹动时,上坡雾就形成了。这些地方包括西风坡,主要分布在美国和加拿大海岸山脉地区的西风坡:
夏威夷(盛行东北信风)山脉的东北朝方向的山坡,以及比利牛斯山脉的南、北坡(根据与流动气压有关的风向)。
层积云
层积云主要由小水滴构成,是一种层叠云和蓬松云混合形成的一种云。每层都有主要特色。层积云根据云片和云带加以区分,表明在那里空气在上升,伴随一层薄云;或表明空气在下降,那里呈现晴朗的天空。层积云由白色转向深灰色,仅有几千英尺厚。而且常被误认为是高层云。层积云靠近地面,云中元素大而密。
当某一层层云和不稳定的云或热对流云合二而一时就会形成层积云。这种空气由大陆块或是到达接近空气冷凝线的正面及热对流产生蓬松气流时才可上升。层积云也可在积云到达逆温层(暖空气强于冷空气)并四处扩散时形成。产生云层的特点是上、下平齐。
层积云常在中纬地区海洋环境可以见到,那里凉爽的海洋空气向海岸移动,白天空气的变热加速了空气的不稳定。美国北方大部分地区,这种层积云主要在冬天可以见到,并伴随湿气层靠近地面,常常在流动性的低气压之后。低处的潮湿与空气相交织,越过五大湖区,增加大气产生的能力,并保持这种云层。层积云徘徊几天是常见的,有时在该地区达几个星期。
高度
由于环境、高度不一,在海洋环境下,云层底部距地面可达500~2000英尺(150~600米),在冷锋后和靠近湖区,云底高度约为2000至5000英尺(600~1500米);在其他地区,尤其是层云扩散形成的云底部高度可达3000~6500英尺(900~2000米)。
范围
全球,尤其在凉爽的海洋和沿海地区,但在干燥地区少见。
季节
终年。
特点
降雨(除毛毛细雨和零星小雨外)不太可能形成。因为这种层积云的云层薄,向上运动很弱,日气温受其存在稍有影响,即白天降低日照:夜晚阻碍冷空气扩散,形成凉爽、潮湿的天气。
多样性
层积云由层云形成,看似层层叠叠而又稀薄。由于积云形成的层积松散而又浓密。
积云
这种云因其外表蓬松很容易识别。典型的积云底部较平缓,顶部稍圆。它们可能是由单种云形成的,组织成云街,或是形成片片云层,重叠在一起,具有双层云(层云)和积云的特点。
正常的积云形状如一堆奶油,据云层的厚度,上面呈白色,下面呈灰色。积云主要在白天形成,因为阳光使地面变热,反过来,地面又使空气变热。积云也可在白天山顶上形成,因为山坡受热比谷底受热快。这种不稳定的受热形成运动中的对流。暖空气上升,因扩散而冷却,最终达到露水的温度。积云的平底表明上升的冷凝标准。随着空气继续上升,上方的空气形成气泡,导致上端蓬松状的出现。积云外部,下沉的空气补偿因受热并蒸发的上升空气,形成自由的空间。在变成气泡后,云层下沉,随着潮湿上升,空气与云层外部的干燥空气或结合或对流暂时减弱。这样,云层上端继续上升。
积云有时伴随或提前冷锋而形成。因为那里的空气被迫上升。积云的形成也是由于冷空气在冷的水面上浮动,并从下面开始变暖。
积云可保持相当的平缓,逐渐变成凹凸不平,或变成破碎状如同层云碎片一样,亦或变成塔状堆。如果上升势头猛,积云可最高达到8英里(13千米)左右,从而转化成积雨云。
当积云出现层叠状时,可显现几种形状。大气状况稳定,积云会在上方出现气泡,结果被逆温所压制,即暖空气位于冷空气上方。这种情况有时会产生层积云或高积云。
积云高积云,卷积云有时是层积云,其实均属层云是由于弱对流在云层稀薄和厚重区域形成的。云稀薄地区是空气下降、而云层厚重地区则是空气上升。若下降空气势头猛,云层中间就会出现断裂,从而突出个别积云中的云中要素。通常,这些重叠的积云不会产生降水。
高度
湿度大的地区为2000~5000英尺(600~1500米),干燥地区为10,000英尺(3000米),积云底部清晨靠近地面;午后就会上升。
范围
通常在湿润地区和热带地区,有时也会在干燥地区出现积云。
季节
全年。但主要出现在夏季,夏季地面较暖,空气较潮湿。特点除非积云变成积雨云,否则不会出现阵雨,尤为正午后形成的云堆和积雨云表示阵雨的积雨云很可能出现。变化大多数积云卷曲的边缘可以被劲风弄破。在有风的环境中,积云很容易被吹到天际,这种积云变弱或使云中物质脱离主体,形成气流、气旋、卷曲或其他破碎状。积云破损表明在水平线处不是靠近地面风大。当日落时,生成积云的垂直气流减缓。积云下降,蒸发,最终以蓬松的零星块状而消失。
淡积云
极为平缓的积云团比在高空中更为宽大,底部平缓,顶部有小云片。当出现在天际之时,通常比云层更蓝。人们认为积云团的形状与上升气流的弱势有关,这些气流形成积云团,或在积云团上空出现稳定的气层。当这两种因素出现在高压区内,可以阻止垂直云层的增长,淡积云通常被看做极佳的天气云团。惟一无法预测无雨天的时间是积云团在清晨形成,并经过一天后形成垂直积云团,如积云块和积雨云。
淡积云
中积云
纵观全年,这些云层表示正常的天气——除非在随后一天内转变成积云团或积雨云。这些云团的高度及宽度大体一致,它们比淡云团显得更为垂直,因为造成云团对流的气流通常强劲,或在它们上方的固定云层比淡积云上方更弱。中积云底部在清晨时靠近地面,下午时会上升。它们距地面最高可达2000——3000英尺(600~900米),由于中积云比淡积云厚,因而常隐浮在空中。时常会在远离高压中心处看到它们。中积云常在山区形成,因为上升气流比高处地区更强,但即便在此处,中积云还会升得更高,不会产生重大降雨。在干燥地区这种云层可以产生幡状云。
云街
这些联合云层大体顺着风向平行排列。当出现几“条”云时,它们会从地面开始汇集到地平线处。云街之间的距离有云街自身高度的2~3倍,当对流增加,条云就会形成层积云。
由于在湖面上空或山脉周围活跃上升的暖气流的缘故,条云通常在一种积云形成时才可形成,并随着风将云带走。另外的云层就会在后面形成。它们也会被吹散,直至它们最终合并或显示要合并,形成云线或云环。云街的出现表明风向,而且风向不变。云街在微风和有风的条件下形成,常与湖泊效应有关。
浓积云这种云也被称作“塔云”。因为它们的高度大于宽度,这些塔云高耸兀立,表明强劲的上升气流的位置。对于这些生成的塔云而言,必定有对流。而且受大气不稳定因素影响加强。这种积云越多,就更可能产生降雨。与形成塔云有关的湍流会使飞机内的乘客上下颠簸。
塔云底部比淡积云和中积云底部更暗,这是由于高度而造成的。偶尔,碎云片——又称飞云,可以在云层下像雨天那样凉的地区形成。塔云上端极白,距地面为15,000~20,000英尺(4500~6000米)。
浓积云除南极外,可以在世界任何地区形成。因为南极的空气沿冷锋面上升,还沿着海面冷锋面,越过山脉,这些塔云代表中积云在垂直的积云团生成后这一特定阶段。在美国东南部,墨西哥湾沿岸地区以及加勒比海大部分地区,塔云大体在夏季形成,那时的大气不稳定而且潮湿。在印度,塔云常预示着从东南方向吹来的令人心烦的潮湿天气的到来,也标志着夏天季风活动的开始。冷空气出现在对流层中区时,“浓”积云也可能形成。这时它距地面15英里(8千米)。发生这种情况是在上层空间的低气压在寒冷的月份里,越过澳大利亚南部,当这些浓积云在美国五大湖区和大盐湖下降气流中形成时,它们会形成湖区降雪,在下风方向每小时降雪在2~4英寸(5~10厘米),若在云街中与其他浓积云联合,降雪量之大可以用英尺来测量。
积雨云
最明显的积雨云是积雨云砧(下、右),作为雷暴云砧,这种云根据积云状底部和四散的卷云上层很容易区分。上层被称作砧,因为根据其边缘,它极类似工匠的铁砧。有时它独自存在,但大多数时候常聚在一起或形成一条。其他的云种包括高积云,卷层云和积云团,可在同时显现。