书城童书《天气和气候知识篇》(上)
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第13章 天气观测及预防天气预报的由来(6)

当云层内部温度比外部温度高,积雨云砧由积云堆转化而成,它使上升的气流变强,一旦上升的气流升到一定高度,云层内、外的温度达到平衡,垂直运动会减弱,水平运动会增强。云中物质被吹到下风处,形成典型的铁砧状。上面的照片表明积雨云砧的三个形成阶段,最终演化成风暴。从右到左,出现了积云、积云团,最后是逐渐衰退的积雨云砧,它虽不大,但很完整。这三个阶段常常在某一条或某一区域的暴风雨中存在,但过多的云层遮住它们的存在。有时积雨云团在暴雨形成之际也可看到。

在雷雨云砧形成当中,上升气流偶尔在云层上方的底部变得十分强劲,致使水平风力被破坏。出现此种情形时,砧云就可重新形成风。这种“反形成”部分常常是呈浑圆状,而下降气流部分,顺风而下,形成长长的条纹状。砧云可能是平滑的,有条纹的,呈纤维状的,这要依赖几种要素,包括向上的冲力和以砧云高度的风速。条纹状况表明空气压下沉,或降水沿着砧边下来,纤维状表明沿着砧边吹来的无序的风。

积雨云中强烈的上升气流的位置有时可以当作“最高顶部”看待,这种团状云短期在砧云上方,之后分解。它是否能重新形成要依靠上升气流的强度。

高度

潮湿地区在2000~5000英尺(600~1500米),干燥地区为1000英尺(3000米)。云的底部清晨靠近地面,下午升高。冬季寒冷地区在15,000英尺(4500米),夏季温暖地区为60,000英尺(18,000米),低纬地区的高度通常很高。

范围

全球。除南极以外全球地区,大多在温暖、潮湿地区的地面上空,山区上空,热带海洋部分上空,除了在对流层中部地区同冷风汇合,较冷的地区和季节出现不多。

季节

全年,尤以春、夏两季居多。

特点

几乎总形成降雨,包括冰雹、雷、闪电,在特殊地区,会出现龙卷风,或产生强烈的外旋气流被称作下击暴流。通常在午后形成,若在其他时间形成,会出现其他因素,诸如冷锋或在对流层顶部的中区形成冷空气。

多样性尽管积雨云底部平滑,飞云在下方的冻雨区内形成雨幡和降水流会常常出现,遮蔽部分云层。

秃积雨云

这种积雨云并未形成积雨云砧的砧云顶部,然而却可形成从塔状积云雷暴云砧的变化,在极明确的积云塔形成纤细状,很容易形成苍白色的团状外貌。由下降的空气或降水而形成的条纹常出现在该云层的外缘。

秃积雨云

秃状积雨云的高度常为2000~5000英尺(600~1500米),出现在湿润地区,但在干燥地区的高度达10,000英尺(3000米)。云层底部清晨靠近地面,下午上升。有时在因降雨而变凉地区的云层下面,他们的范围和季节同积雨云砧一样。不会出现卷云,但可以出现包括高积云在内的其他云层。

秃状积雨云一般平滑,它们常伴随某些降水形成。因为某些降水形成在密度方面上变化极快,降雨出现在温带;降雪出现在寒冷的地区;雨幡出现在干燥地区。

幞状积雨云

pileus在拉丁文中表示毡帽之意,即云层如同一顶帽子遮住积云或上升的积雨云,它是在空气上升,并以时速25英里(40千米)运动时产生的,且将上层薄薄的水汽向上方向推动,直至水汽凝结。有时上升的积雨云塔穿过幞状云,因此,上升的云塔下方时常出现幞状云。这种云层的高度一般为15,000英尺(4500米),常在春季和夏季出现,那时大气层十分不稳定,幞状云常常预示着很有可能形成雷雨的云层。

乳状积雨云

积雨云有时发展成某种附着品,在砧云下面形成。看似高高悬起的凸出物或凹陷物,这种高低错落的积云主要出现的地区是在雷雨下落的上层空间内,为此,乳状云连同其他云种可以显现出来。这包括层积云,高层云高积云和卷积云。

乳状云令人生畏,这是当下落的太阳造成从底部上升,以及砧云上方颜色更暗的缘故。

这种云即便是同类,但也有不同的现象出现,而且时刻都在变化。通常凹陷部分的边缘很脆弱,但有时也很蓬松。可以认定会出现类似雨幡的流体形状,尽管有时被当作龙卷风的前兆,但乳状积雨云更能表明是雷雨的前兆,并伴随大气上升的强劲势头。

火成云

森林大火不仅造成烟雾云层,也会造成积云层。众所周知的火成云(pyr在希腊语为“火”),它们的形成是因为几种燃烧过程的产物。当树木和树叶燃烧之际,大量的水蒸气释放到空气中,火的热量造成大量空气上升,使潮湿空气上升,当这些空气变冷,就会形成积云。这种情况在大型工业烟雾区和火山喷发地带常可见到。如果上升气流强劲,火成云团就会形成积雨云,产生雷和闪电。由于森林火灾通常在干燥地区缓延,雷雨地区很快变干燥。雷雨并没有熄灭燃烧着的大火,相反会造成新的火灾。

雨层云

雨层云得名于那些灰暗,无特色但可产生降雨的云。这种云团不打雷,不打闪。这样,一旦经常性降水从层积云,高层云高积云浓积云和某些正在生成的积雨云落下,这些云就有效地称作雨层云,而不在乎高度。就降水从正在生成的积雨云中下落而言,隶属于积雨云底部的云团又被称作雨层云。一旦出现打雷或闪电,整个云团也会被划归到积雨云之列。雨云通常发暗并且大部分或绝大部分天空被覆盖。降水呈灰茫茫的水帘状,使云层显得蓬松。

由于云层厚,可以产生降水,也由于厚的原因而遮蔽日、月。连续不断的纤细如丝的云流和细云片很像层云残云,可以在雨云下方形成。它们与降水量的蒸发相关联,导致下方云中的空气饱和。

高度

由于降雨云的高度,雨层云约在2000~10,000英尺(600~3000)高度。

范围

全球。常伴随移动范围大的热带和非热带气旋、暖锋、产生降雨的积云团和逐步生成的积雨云团。

季节

除南极大陆以外,终年。

特色

依靠地域的风和先于雨云到达的系列云团,可能决定降水是否与大规模风暴有关。

多样性

降水可以掩饰部分或全部实际云底。

飞云

像大多数层云断云一样,飞云又称飘云,属残云,常出现在较高的云团下面。然而,这些云层附带物似乎要附属于上面的云层,至少在某些地域已出现这种情况。但层云断云则不这样。飞云常在浓积云团下方在有雨的冷空气中或附近出现,也可在积雨云和雨层云中或附近出现。

高层云

这种位于半空,层叠的云常呈现灰色和蓝灰色,也无什么纹理,使碧空如洗一般。这种云层可与层云区分开来。即可根据高度,也可根据其平滑状,没有什么结构特色。高层云通常比卷积云厚,其厚度可达1000~3000英尺(300~900米),大约分布几千平方英里。有时呈冰霜状,有些地方薄,透过那里可见到太阳。如变得厚,就会表成幡状云,随着这种降水蒸发和很快在云层下的空气中形成饱和状,高层云变得更多更浓,最终形成雨云。

高层云

渐渐升腾的大气团造成的这种高层云的形成,通常人们会看到这种云层并携带移动的气旋和暖锋。它们有时也和积雨云砧有关,并在积雨云消散后留下来。由于高层云的浓厚,以及主要含水滴而不是冰晶,这种云层不会像卷云那样产生晕圈现象。

高度

约6500~16,000英尺(2000~5000米)。

范围

全球。主要在中纬地区。

季节

全年。全年与移动的气旋有关。在温暖季节里会出现热带气旋和风暴。

特色

表明上升空气的地区。在天气较冷的月份里,高层云预示移动的气旋会到达,形成长期固定的降雨或降雪。尤与高层云转变成雨层云或与雨层云有关。夏季,高层云与风暴或热带气旋有关。

多样性

高层云均匀的灰色常被明亮光线打破,幡状云从云层底部下降。

高积云

高积云是层叠云,具有积云特色,在空中形成夺目景色。依照一排排、一圈圈、一块块、一片片或一层层排列。高积云有时像蜂房,有时又像鱼刺骨,具有典型特点,每个云层成分中间厚而暗,四周薄而且颜色浅。

高积云或含有水滴——通常是很凉的,有时也含有冰晶;或两者兼而有之。通常在潮湿大气稳定层中形成高积云层。因为那里暖空气位于冷空气上方,这种稳定性防止云层上升。

并使气流形成流浪状或口袋状,空气急速冷却凝结,高积云形成了。下降的部分,由于空气变暖而云团开始蒸发,便留下薄薄的高积云并使天空明朗,稍带一些云圈。

因高积云比层积云更高,看上去它们似乎更小。然而当从5,000英尺(1,500米)空中观察高积云,它们更像是从地面所看到的层积云。

高积云通常很薄,无法形成降雨或降霜,但也与日冕或彩虹有关。它们也会在积雨云消散后留下,变成垂直塔楼状,被称作彩虹塔云,是暴风雨潜存形成的信号。

高度

约6500~16500英尺(2000~5000米)。

范围

全球。

季节

全年,和流动的气旋有关,强劲的风越过高山,在暖热天气中形成暴风雨。

特点

高积云表示逐步上升的大气区域。冬季,以预示活动.的气旋的到来,尤其转变成积雨云,会出现长时间的降雨。夏季,高积云会消除风暴,但如果变成塔状,风暴就会到来。

荚状高积云

当中空气流快速越过山顶或崎岖山地时,它会形成比各种高层云范围更大的气流,产生样式,薄厚各异的荚状云层,很容易被误以为是飞碟。荚状高积云即使在风力很强的时候也会保持固定(或大体固定)的位置,所以它也被称作“稳定流云”。层积云和卷云也具备荚状云的云状。

鲭鱼云

以前的天气谚语“鱼鳞天,马尾云,大轮船,不远航”,表明一种积雨云和积云天气,早期的水手们认为这种天气代表天气状况即将恶化,他们的说法并不为过,因为鱼鳞天通常由暖锋或流动的气旋到来而形成的,并表示天气马上要有变化。

如同所有的高积云形成一样,鱼鳞天主要由空气上升、下降造成波浪状。当许多波浪状出现,这些波浪形成星星点点的状况酷似鱼鳞。

絮状高积云

尽管积雨云并不一定总会产生降水,但通常会出现絮状云,絮云的确如此,它是一种高积云团中的一种云层,顶部像绒毛,底部破碎。这种云层在大气中部表示不稳定的区域,并形成塔状云。絮云常会形成“突发降雨”,留下一道积云形状的层云,根据云层下部风流的状况,一种混乱的,卷云式的云流即乱云就会形成。卷积云和积云也有絮云形状。

城堡状高积云

这种云酷似中世纪城堡上的城墙,除城堡云与积雨云的一部分相连,并形成与其他积雨云外形浑然不同以外,它极像。积云,它们出现在积雨云层不稳定处,并成为未来几天内有可能出现暴风雨的迹象。由于城堡云中强烈的上升气流。它们的底部很容易辨析。飞机上的乘客们想亲身经历这种美好的湍流。当垂直运动减弱时,雨幡会从这种云层中下降。高积云、卷云、以及卷积云也有城堡云。

波浪形高积云

与所有高积云一样,波浪云由大气的波动面产生。主要作用在大气层中间稳定的一层中。在那里波浪状中的空气上升,大块云团形成;当那里的空气下沉,云团会消失。整个云团如同平静海面上的微波一样。这种云层的特点,大小以及构成它的形状根据不同的层面有所不同。这与空气中的湿度,波幅及其他不同因素有关。当这种云层覆盖大部分天空并持续很长一段时间时,就很可能形成流动的气旋,也就表明有雨或雪。如果云层变化大,持续时间短,这只表明中空地区出现润湿状况。

卷云

卷云以及下面要讲的卷积云和卷层云,这些云在高纬度地区,一般为18,000英尺(5500米)高,那里的气温在零度以下,云层由冰晶组成,在每个寒冷地区或季节里,这种冰晶云电靠近地面。

卷云外表纤细,由于风和气旋的作用,下降的冰晶流呈四处分散状。卷云层上部气流较强,到了底部逐渐缩减成了一点,所有的卷云从发源地可运行到很大范围。

有时,卷云随雷雨的消散而落在后面,有时也会形成由卷积云生成的幡状云。有时也可出现在流动气旋或暖锋的上空。卷云也可形成移动迅速的云团,可以穿越高山。

人工卷云在天空中越来越多见,这是喷气式飞机所冒出的尾流所造成的。飞机上的螺旋桨在30,000~40,000英尺(9000~13,000米)的高空处遇到冷空气时,迅速将寒气排出飞机产生的一道道卷云被当作冷凝尾迹(下)在排放中的水汽会迅速变成冰晶。

由于卷云薄,阳光和月光可轻易通过,因此,作用在水晶上的光线产生许多奇妙的、可见特色来,包括晕圈。每一景色都与某种冰晶和相对太阳月亮的这些冰晶固定方向有关。高度18,000英尺(5500米高),也可在海拔较低的寒冷地区存在。

范围

全球。

季节

全年。

特色

海拔较高地区表现为潮湿地区;在寒冷时期,可以预示流动气旋和长期稳定的降雨或降雪的到来,尤其在它转化成为高层云和雨季时。夏季,它们极可表示雷雨或热带气旋。

多样性

出现形状各异,包括马尾云(钩云,右),狭窄的或曲线形的云团(纤维云),不规则的曲线云团(乱云),类似城堡云的塔状云和从地平线上类似放射状的云团(辐辏云)。

开尔文——赫尔姆霍兹卷云许多卷云在顶部边缘变卷曲主要受风速的影响,而不太受海拔高度变化的影响。在某种情况下,尤为高层云或卷积云,波形的变化可以通过整个云团发生,表明通过在几分钟之内波动阻断,形成波。

钩卷云

这种卷曲或钩状的卷云会出现在云层的边缘,在气象谚浯“鱼鳞天,马尾云,大轮船,不远航”中已提过的那样,这种卷云可以是暖锋和流动气旋到来的标志,也常预示将要到来的大风和降雨。

卷积云

这种在高空、冰晶状的云团好似落在沙地上的波浪,由于与高积云有关,它们常似一排排或一片片排列,很似蜂房。然而,在高积云形成和存在的地方,这些卷积云显得浑沌不堪。它们有时很小,是由于海拔高度所致,但从10,000英尺(3000米)的飞机上看卷云,它们的大小如同在地面上看到的高积云一样大小。

卷积云是具有积云特征的层状云,云层形状纤细,可以纵横天际几百英里,它们出现在潮湿、固定的大气中,因为那里暖空气浮在冷空气上端,暖空气限制积云生成的多少。对比大气温度,使气流形成各种波浪状,随着大气上升变冷,就会出现凝固,云层物质就形成了。当大气下沉就会变暖,云中物质就会蒸发,一部分卷积云有小的波动是常见的,而在附近,一种波动会出现在一个全新的方向。

由于卷积云大都已由冰晶构成,而且较薄,因而不会产生降水。但有时会产生幡状云高度约18,000英尺(5500米)。

范围

全球。

季节

全年。在冬季节里,同流动的气旋有关。在暖季,会出现热带旋风和雷雨。

特色