一、云的特征

一、云的特征

1.三种云

云的外形虽然较复杂,种类也很多。但根据它的外形特征可分为层状云、波状云和积状云三种。这三种云的基本特征及所属各种云状的主要归纳特征如表3。

表3 三种云的特征

续表

2.特殊的云

(1)飞机尾迹云。在蔚蓝色的天空,有时会出现白绸一样的云带在空中飞舞。这云带原来是由一架飞机“画”出来的,叫作飞机尾迹云。这种现象俗称“飞机拉烟”。飞机尾迹云存在时间不会太长,通常很快消失,但在条件有利时,可以存在1小时以上,并能扩展成比较大的云层。不是所有的飞机都能制造出这种尾迹云,只有当喷气式飞机在-20 ℃以下的气层中飞行时,空气湿度接近或达到饱和,同时大气比较稳定时才能产生尾迹云。尾迹云形成的原理是:当喷气式飞机在相当冷且水汽含量较大的高空飞行时,飞机尾部喷出的废气成为人工造云的“气溶胶催化剂”,从而使低温高湿的空气凝结成云带。飞机在进行航空表演时,会有意识地在空中绕出一个个圆圈,于是在尾部拉出一个个圆环形的尾迹云,非常好看。有时十几架、二十几架,甚至几十架飞机一字排开飞行,会展成一片浓密的尾迹云布满天空,蔚为壮观。通常飞机在执行军事任务时,为了不过早地暴露自己,就要根据天气预报,避免进入能形成尾迹云的气层。相反,有时也利用飞机尾迹云来迷惑对方,使自己迅速逃离。在北美和西欧这些航空事业发达的国家里,尾迹云对高云云量已经产生了直接影响,有的科学家认为,大量的尾迹云将会造成一种无意识人工影响天气的效果。

(2)旗云。旗云,顾名思义,旗帜状的云,在山区可以见到。这种云紧贴山峰,它出现时,好像山顶上有一面旗帜在迎风飘扬。它的形成原理是:当气流绕过孤立的山峰时,往往在山的背风坡形成强大的涡旋,如果当时空中水汽充沛,就会在涡旋上部靠近山峰的地方形成旗云。受风的影响,云便向远处移动,而且越往远处云带越窄,好像一个三角形旗帜。

(3)蘑菇云。这种云是核爆炸时伴随巨大能量释放所产生的一种蘑菇状的云团。核爆炸初期云团为球状,它冉冉升起,卷入大量尘埃和水汽,最后形成蘑菇状云。这种云能维持很长时间,它带着充满危险的核弹放射性物质随风向下游飘去。在飘移的过程中,云团逐渐扩散、消失,但污染物将随着大气环流绕地球几圈,造成核污染。

(4)火山云。这种云是火山爆发时形成的。火山爆发时释放出巨大的能量,在火山附近会激起强烈的对流活动,于是形成火山云。根据巨大能量和热量的释放,可以断定,许多火山云是对流强烈的雷雨云。火山云在黑夜出现时,虽然云的轮廓看不十分清楚,但闪电却如银蛇飞舞,蔚为壮观。

(5)地形云。地形作用也能形成云,这种云被称为地形云。地形云一般没有固定形状,可以归入各云族中。但是,也有少数形态独特的云不适合归入各云族中。比如,有一种出现在山巅的“波驻云”,云体洁白,形体独特,被称为“天然艺术珍品”。还有一种浪涛状的地形云,暗黑色的浪涛像大海里的浪花滚滚推进。有人在实验室里模拟了这种波涛形成过程的3个阶段,这种波涛形成过程被称为“凯尔文—赫姆霍兹波涛形成过程”。

(6)看不见的云。苏联科学院西伯利亚分院大气光学研究所的学者们在苏联中亚、西伯利亚和远东地区上空发现了一种隐形云,又称透明云。这在人类大气观察和研究历史上是第一次。有一次,这个研究所的学者们在乘飞机对西伯利亚和远东地区上空的大气进行观测时就发现,天空中阳光灿烂,万里无云。可飞机上的云层观测雷达屏幕上却出现了清晰无误的云层显示。经过几年的连续观察和测试,学者们又在其他地区上空多次遇到这种隐形云。1982年,学者们在西伯利亚飞行时遇到了一块隐形云,经测定,发现它的面积达600千米2,云层厚度为0.5千米。大气光学研究所所长祖耶夫指出:隐形云由极微小的分子构成,几乎不反射阳光,因此人眼看不见。这些微小的分子主要来自火山爆发的微粒尘埃。它们在高气压的影响下,可以在1 200~3 500米的空中形成隐形云。有意思的是,隐形云只在阳光充足的晴朗天气才有,落日时刻最容易捕捉到它们。隐形云的长度在40千米以内,云层厚度在1千米以内。这个研究所把这种隐形云定名为“中范围悬浮颗粒云”。这种云的有关机制以及对大气的影响等,还在进一步研究中。

3.世界奇云

这些年,网络上无数次地提及世界“十大奇云”。最初版本是BBC评出的“世上罕见又壮观的9种云彩”。在后来的各种转载中,人们纷纷凑整让“九大”变成了“十大”,演绎的版本不止一个,云种不尽相同。这里让我们了解一下各个版本中罕见、神奇、壮观程度足以和“十大奇云”平级的世界最奇之云。

(1)荚状云。荚状云中间厚、边缘薄,云块呈豆荚状。常见的荚状云主要是荚状高积云和荚状层积云。荚状云是由局部上升气流和下降气流相汇合而形成的。荚状云有令人印象深刻的形状:梭形、飞碟状、千层饼状或龙卷风螺旋状。除了经典的飞碟状,荚状云更难得一见的是“千层饼”形态。这些极端形态使它入列“十大奇云”。荚状云的层数越多,就越罕见。在大风天的山地或山区下风处的平原,荚状云出现概率较大。

(2)珠母云。珠母云在所有的“十大奇云”中最美。由于此云产生在平流层中,远比一般对流层云高。珠母云的名字来源是珍珠贝壳内部的虹彩。珍珠贝即为珍珠之母,故名珠母。遗憾的是,平流层中唯有-85 ℃以下的地方才能产生珠母云,而这个温度在极地上空才有。所以珠母云也被命名为“极地平流层云”。

(3)糙面云。糙面云是“粗糙表面波状云”,诡异无比。由于十分罕见,糙面云此前始终未得到气象专家们的确认。2008年由观云爱好者向世界气象组织提议,将这种怪云确立为一种新类型的云,9年的漫长等待后,世界气象组织终于接受了他们的提议,2017年正式将这种云命名为Asperitas(糙面云),并将其收录于2017年3月23日“世界气象日”最新发布的《国际云图》中,糙面云正式成为云家族的一员。糙面云具有明显的波浪状的云底结构。比波状云(变种云)更加混乱,波动通常也不在一个水平面上。糙面云在局部具有光滑的波状结构,有时波浪又被挤压变成一个尖点。糙面云通常见于层积云与高积云,看上去就如同在浅海海底观察海面。糙面云由于其造型独特、持续时间短,而被认为是气象观测中的稀有品种,需要较好的运气才能观测到。

(4)波涛云(海浪云)。波涛云的成因就是流体力学中著名的开尔文-亥姆霍兹波,这是发生在两种密度不同流体上的不稳定现象。其结果就是云上卷起层层海浪一样的花边,唯美而浪漫。由于这种波动是不稳定的,所以这种云通常转瞬即逝。

(5)雷暴云(超级单体雷暴)。是单个的大型积雨云。

越是暴虐的积雨云系统,其下方就越有一些诡异、震撼的云附属结构。对于“超级单体”这个概念来说,最常见到的震撼图片大部分指的是“墙云”——一种如一面黑墙般、突兀地出现在云底的附属结构,是积雨云中对流最旺盛的区域。

世界上有一群“风暴追逐者”,专门追逐拍摄、研究这些雷暴。他们深入风暴中心(甚至龙卷风内部)获得的第一手资料,让科学家对龙卷风研究得更为透彻,因此也挽救了许多人的生命。

(6)鲭鱼天。若是把这个名字中国化,应该叫“鲅鱼天”,正是因为鲭鱼亚目里有不少著名食用种类有着特色的青蓝色纵纹,所以在嗜食鲭鱼的欧洲,诸如波状高积云或卷积云,就被赋予了“鲭鱼天”一名。

(7)水母云。是幡状结构,可以出现在层积云、高积云、卷积云、积云、积雨云等许多云类型上,但只有那些非常飘逸、清晰、规整、大小长短适中的幡状云,才能被称为水母云。这样的云通常被限定只能在幡状卷积云或幡状高积云上出现。

(8)乳状云。乳状云,或称悬球状云,在世界十大奇云中,可以排到前三名。世界级的乳状云有着令人过目不忘的形态:云底悬挂无数巨大、密集的球状结构,如炸弹欲坠,令人压抑、恐怖。

(9)落幡洞云。落幡洞云关键词是洞,洞里又有云。所以普通的云洞并不奇,奇的是有落幡的云洞。云洞的成因至今未有定论,认同度较高的说法是飞机穿过云层时,扰动气流,使得局部温度降低,云层中的小水珠凝结成冰晶掉落而成。是冰晶被阳光折射的产物,雨幡是冰晶在掉落过程中由于不断融化、蒸发而形成的丝缕状悬垂物。

(10)帽子云。山戴帽是荚状云的特例,它是荚状云稳态形成于山顶的情况。帽子云最著名的观察地点之一是富士山。帽子云非常罕见,但在某些特定的山地条件下可以发生得频繁些。由于富士山出现的帽子云比较频繁,日本人的自然观察文化又是世界首屈一指的繁盛,所以帽子云被衍生出各种细微的分类,提出了20种不同形态的名称。

(11)马蹄云。由大气中垂直湍流冲击云体而形成。一般见于对流性天气里,但晴空下的乱流中也能形成。由于在乱流中形成,它注定短命,禁不起多久的冲击,就会溃散。它的寿命,短则几秒,长则1分钟而已,是最容易被拍摄者错失的一种奇云。

(12)夜光云。夜光云是最高的云,形成于距离地面80千米以上的中间层。是指深曙暮期间出现于地球高纬度地区高空的一种发光而透明的波状云。它的形成一般都需要有3个条件:低温、水蒸气和尘埃,这样水蒸气才能凝结成极小的冰晶。在那么遥远的高空,夜光云闪耀着特有的蓝银色光辉,令人倍感神秘。夜光云仅见于夏至前后的高纬度地区。对于我国来说,只有漠河、阿勒泰这样的地方一年中有可能见到那么一两次夜光云。

(13)滚轴云。滚轴云,像一根巨大的擀面杖,以推倒一切的气势,横推百里。它的长度可以有上百千米。如果有“最长一根云”的比赛,滚轴云一定是冠军。然而想遇见滚轴云极难,它在我国全境每年的记录可能至多只有几次。作为一种极罕见的奇云,它是积雨云脱离出来的前兆云,遇见它,可能意味着之后暴风骤雨的可能性较大。作为2017年才发表的一种云,滚轴云在我国这两年每年的记录次数只有寥寥三四次。一般来说,沿海地区的朋友有更大的机会看到它。

(14)瀑布云。瀑布云是地形云,由于受逆温层的限制和近地面风的影响,山雾沿水平方向顺地势向下流去,好像山涧瀑布一样,所以称为瀑布云。常被誉为“银河倒泻”“白龙窜谷”。这一气势磅礴的气象奇景在江西庐山最为常见。每当冬春两季下雨之后,在庐山莲花谷、五老峰一带,有时就能遇见瀑布云,这种云通常仅持续10~30分钟,非常难得。