书城科普读物气象百变魔图
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第14章 天气观测及预防(6)

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。

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。