这些6云可以揭示天气

积雨云:地平线上有大雨和雷电。
积雨云:地平线上有大雨和雷电。

现代天气预报依赖于 复杂的计算机模拟器。 这些模拟器使用描述大气的所有物理方程,包括空气的运动,太阳的温暖,以及云和雨的形成。

在增加改进 预测一段时间 意味着现代五天天气预报与三天预报一样熟练 20年前.

但是,你不需要一台超级计算机来预测未来几个小时内头顶的天气可能会发生怎样的变化 - 这一点在各种文化中都是众所周知的 几千年来。 通过密切注意你上方的天空,并且了解一些云如何形成,你可以预测是否有雨。

此外,对云形成背后的物理学有一点了解,这突出了大气的复杂性,并揭示了为什么预测几天以后的天气是一个如此具有挑战性的问题。

所以这里有六块云留意,以及它们如何帮助你了解天气。


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1)积云

积云:小白蓬松的云彩。
积云:小白蓬松的云彩. Brett Sayles / Pexels, CC BY

当空气冷却到露点时,空气就会形成云,空气不能再保持所有的水蒸气。 在这个温度下,水蒸气冷凝形成液态水滴,我们观察到这是一团云。 为了这个过程的发生,我们需要强迫空气在大气中升起,或者让潮湿的空气与冷的表面接触。

在晴朗的一天,太阳的辐射加热了地面,反过来加热了它上面的空气。 这个温暖的空气因对流而升起并形成 积云。 这些“晴朗天气”的云彩看起来像棉花。 如果你看到积满了积云的天空,你可能会注意到它们有平坦的底部,它们都处于同一水平。 在这个高度,来自地面的空气已经冷却到露点。 积云一般不会下雨 - 你天气晴朗。

2)积雨云

虽然小积云不会下雨,但如果您注意到积云变大并向大气中延伸,则表明正在下大雨。 这在夏季很常见,早上的积云发展成深海 积雨云 (雷暴)云在下午。

具有独特铁砧形状的积雨云。
具有独特铁砧形状的积雨云。

在地面附近,积雨云很清晰,但是更高,它们开始在边缘看起来很小。 这种转变表明云不再是水滴,而是冰晶。 当阵风将水滴吹到云层外时,它们会在较干燥的环境中迅速蒸发,从而使水云变得非常锋利。 另一方面,云层外部携带的冰晶不会迅速蒸发,呈现出一种纤细的外观。

积雨云通常是平顶的。 在积雨云中,暖空气因对流而升高。 在这样做时,它会逐渐冷却,直到它与周围大气的温度相同。 在这个水平上,空气不再浮力,因此不能再升高。 相反,它展开,形成一个特征砧形状。

3)Cirrus

卷云可以标记一个温暖的前沿 - 和雨。
卷云可以标记一个温暖的前沿 - 和雨。
图片来源: Simon A. Eugster

触须 在大气中形成很高。 它们很纤细,完全由落在大气中的冰晶组成。 如果卷云以不同速度移动的风向水平运载,它们将呈现特征性的钩状形状。 只有在非常高的海拔高度或纬度,卷云才会在地面产生雨水。

但是如果你注意到Cirrus开始覆盖更多的天空并且变得越来越低,这是一个很好的迹象表明温暖的锋面正在接近。 在温暖的前方,温暖和冷的气团相遇。 较轻的热空气被迫上升到冷空气团,导致云层形成。 降云显示前方正在接近,在下一个12小时期间下雨。

4)Stratus

层云:阴沉。
层云:阴沉。
汉娜克里斯坦森, 作者提供

层云 是覆盖天空的低连续云层。 层云通过轻微上升的空气形成,或者通过轻微的风将冷空气带到寒冷的陆地或海面上形成。 层云很薄,所以虽然条件可能会感到灰暗,但雨水不太可能发生,最多只会产生细雨。 层云与雾是相同的,所以如果你在雾天走在山上,你一直在云端行走。

5)透镜状

我们最后的两种云类型无法帮助您预测即将到来的天气,但它们确实可以窥见大气中非常复杂的运动。 光滑,透镜状 光栅 当空气被吹起并在一个山脉上时,云就形成了。

透镜云形成在山上。
透镜云形成在山上。

一旦过了山峰,空气就会回落到原来的水平。 当它下沉时,它变暖并且云蒸发。 但它可能会超调,在这种情况下,气团会回升,从而形成另一个凸透镜云。 这可能会导致一串云,延伸到山脉之外。 风与山脉和其他地表特征的相互作用是计算机模拟器中必须表现的许多细节之一,才能准确预测天气。

6)Kelvin-Helmholtz

最后,我个人最喜欢的。 该 开尔文 - 亥姆霍兹 云就像一个破浪的海浪。 当不同高度的气团以不同的速度水平移动时,情况变得不稳定。 气团之间的边界开始波动,最终形成更大的波浪。

开尔文 - 赫尔姆霍茨云彩像海浪中的浪花。
开尔文 - 赫尔姆霍茨云彩像海浪中的浪花。

谈话Kelvin-Helmholtz云是罕见的 - 我唯一一次发现它是在丹麦西部的Jutland,因为我们只能看到这个过程发生在大气中,如果较低的气团含有云。 然后,云可以追踪破碎的波浪,揭示我们头顶上不可见的运动的复杂性。

关于作者

Hannah Christensen,大气海洋学和行星物理学访问研究员, 牛津大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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