高積云和層積云課件

大氣探測學(xué)課程教學(xué)參考書電子版（第四版）專業(yè)基礎(chǔ)課大氣探測學(xué)電子版專業(yè)基礎(chǔ)課1第二章云的觀測

（3）第二章云的觀測

（3）2知識結(jié)構(gòu)2.1概述2.2云狀

一、低云族二、中云族三、高云族2.3云的觀測

一、判定云狀二、估計云量三、測定云高2.4氣象應(yīng)用知識結(jié)構(gòu)2.1概述3高云卷云(Ci)卷層云(Cs)卷積云(Cc)毛卷云(Cifil)密卷云(Cidens)偽卷云(Cinot)鉤卷云(Ciunc)毛卷層云(Csfil)勻卷層云(Csnebu)卷積云(Cc)高云卷云(Ci)卷層云(Cs)卷積云(Cc)毛卷云(Cif4高積云和層積云課件5高積云和層積云課件6高積云和層積云課件7高積云和層積云課件8高積云和層積云課件9高積云和層積云課件10高積云和層積云課件11高積云和層積云課件12高積云和層積云課件13高積云和層積云課件14高積云和層積云課件15高積云和層積云課件16高積云和層積云課件17高積云和層積云課件18高積云和層積云課件19高積云和層積云課件20高積云和層積云課件21高積云和層積云課件22高積云和層積云課件23高積云和層積云課件24高積云和層積云課件25高積云和層積云課件26高積云和層積云課件27高積云和層積云課件28高積云和層積云課件29高積云和層積云課件30高積云和層積云課件312.2.3形成云的基本過程

云的形成過程是空氣中的水汽由各種原因達(dá)到過飽和而發(fā)生凝結(jié)或凝華的過程。水汽要凝結(jié)成水滴或凝華成冰晶而形成云，必須具備兩個基本條件：一是要有水汽凝結(jié)核，二是要有水汽過飽和，二者缺一不可。大氣中一般不缺乏凝結(jié)核，因此，形成云的最關(guān)鍵問題，還在于應(yīng)有水汽的過飽和。一般來說，空氣中水汽達(dá)到過飽和的方式主要有兩種：（1）在空氣中水汽含量不變的情況下，空氣降溫冷卻。（2）在空氣溫度不變的情況下，增加水汽含量。2.2.3形成云的基本過程云的形成過程是322.2.3形成云的基本過程

對云的形成來說，降溫冷卻過程是主要過程，靠增加空氣中的水汽含量來形成云，機會極少。那么降溫冷卻過程有哪幾種呢？１、絕熱上升冷卻：空氣上升時會產(chǎn)生絕熱膨脹冷卻，所以，在一定的水汽條件下，只要具有充分的上升運動，就可以發(fā)生凝結(jié)。產(chǎn)生上升運動的原因，可以是熱力的（對流運動）原因，也可以是動力的（動力抬升）原因引起。有三種上升運動，一是局地對流上升，二是大范圍斜升，三是波動上升。２、混合冷卻：由于亂流交換，空氣產(chǎn)生混合，結(jié)果使一定層次內(nèi)的空氣溫度和水汽重新分布，暖空氣與冷空氣混合后，其溫度必然較原來的溫度降低，稱為混合冷卻。

３、輻射冷卻：任何物體一方面不斷吸收外界物體的輻射能量，同時又不斷地向外輻射能量，當(dāng)它向外輻射能量超過了它吸收的輻射能量時，本身的溫度就下降，這個過程稱為輻射冷卻。在任何一次因冷卻而形成云的過程中，有時不只是一種冷卻過程在起作用。2.2.3形成云的基本過程對云的形成來說，降溫冷卻33§2.3云的觀測云的觀測主要是觀測什么？

云狀觀測要注意它的連續(xù)演變，從外形特征、結(jié)構(gòu)、色澤、排列、高度以及伴見的天氣現(xiàn)象著眼，通過認(rèn)真細(xì)致的分析，判定云狀。云狀按“云狀分類表”中29類云的簡寫字母記入觀測簿。云量多的云狀記在前面；量相同時，記錄的先后次序自定。無云時，云狀欄空白。1、判定云狀2、估計云量3、測定云高§2.3云的觀測云的觀測主要是觀測什么？34

云量是指云遮蔽天空視野的成數(shù)。估計云量的地點必須能見全部天空，當(dāng)天空部分地為障礙物如山，房屋等所遮蔽時云量應(yīng)從未被遮蔽的天空部分中估計；如果一部分天空為降水所遮蔽，這部分天空應(yīng)作為被產(chǎn)生降水的云所遮蔽來看待。

1、判定云狀2、估計云量3、測定云高

云量觀測包括總云量和低云量。總云量是指觀測時天空被所有的云遮蔽的成數(shù)，低云量指天空被低云所遮蔽的成數(shù)，均記整數(shù)。１、總云量的觀測全天無云，總云量記0；天空完全為云所遮蔽，記10；天空完全為云所遮蔽，但只要從云隙中可見青天，則記10ˉ；云占全天十分之一，記1；云占全天十分之二，記2；其余依次類推。天空有少許云，其量不到天空的十分之零點五時，總云量也記0２、低云量的觀測觀測低云量的方法與總云量同。全天無低云或雖有少許低云但其量不到十分之零點五時，低云量記0；天空被低云遮住一半時，低云量記5；整個天空為低云遮蔽，低云量記10；但如有云隙能見到青天或看到上層云時，低云量記10ˉ。云量是指云遮蔽天空視野的成數(shù)。估計35

云底距測站地面的垂直距離稱為云高。云高以米為單位，并在云高數(shù)值前加記云狀。云狀只記十個云屬和Fc，F(xiàn)s，F(xiàn)n三個云類。實測云高在數(shù)值右上角記“ｓ”，估測云高不記任何符號。

1、判定云狀2、估計云量3、測定云高

１、實測云高（1）氣球測定云高：是用已知升速的氫氣球或氦氣球，觀測其進(jìn)入云底（氣球開始進(jìn)入像霧一樣的云層但未最終消失的點）的時間，乘以氣球升速求得。

（2）云幕燈測定云高：云幕燈，是一種夜間實測云高的儀器，由光源、反光裝置和支撐保護(hù)裝置三部分組成。觀測時，利用云幕燈燈光垂直照射云底，形成一個明顯的光點，在距云幕燈已知水平距離的觀測點，用仰角器瞄準(zhǔn)光點，測得仰角值，根據(jù)直角三角形的原理，求算出云高。（3）激光測云儀測定云高：激光測云儀由發(fā)射望遠(yuǎn)鏡、接收望遠(yuǎn)鏡和電子門組成。當(dāng)激光通過發(fā)射望遠(yuǎn)鏡發(fā)射激光的同時由參考脈沖使電子門打開，于是計數(shù)電路就對時標(biāo)脈沖計數(shù)。激光脈沖遇到云層被云滴散射，其中后向散射部分被接收望遠(yuǎn)鏡接收后，通過光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)指令電子門關(guān)閉，計數(shù)停止。計數(shù)電路記下從電子門開放到關(guān)閉的時間間隔，即為激光在測云儀和被測目標(biāo)物之間往返一次所經(jīng)過的時間，乘以光速，取一半，由測云儀的仰角讀數(shù)，即可求得云高。２、估測云高用目力估計，經(jīng)驗公式計算或利用已知目標(biāo)物高度估測等方法估測云高云底距測站地面的垂直距離稱為云高。云36云屬常見云底高度范圍(m)說明積云600-2000沿海及潮濕地區(qū)，或雨后初晴的潮濕地帶，云底較低，有時在600m以下；沙漠和干燥地區(qū)，有時高達(dá)3000m左右積雨云600-2000一般與積云云底相同，有時由于有降水，云底比積云低層積云600-2500當(dāng)?shù)蛯铀渑鏁r，云底高可在600m以下。個別地區(qū)有時高達(dá)3500m左右層云50-800與低層濕度密切關(guān)系，濕度大時云底較低；低層濕度小時，云底較高雨層云600-2000剛由高層云變來的雨層云，云底一般較高高層云2500-4500剛由卷層云變來的高層云，有時可高達(dá)6000m左右高積云2500-4500夏季，在我國南方，有時可高達(dá)8000m左右卷云4500-10000夏季，在我國南方，有時高達(dá)17000m；冬季在我國北方和西部高原地區(qū)可低至2000m以下卷層云4500-8000冬季在我國北方和西部高原地區(qū)，有時可低至2000m以下卷積云4500-8000有時與卷云高度相同各云屬常見云底高度范圍表云屬常見云底高度范圍(m)說明積云600-2000沿海及潮濕37天空狀況不明時云狀、云量的記錄（1）因雪暴、霧使天空的云量、云狀無法辨明時，總、低云量記10，云狀欄記該現(xiàn)象符號。因吹雪、霧、輕霧使天空的云量、云狀不能完全辨明時，總、低云量記10，云狀欄記該現(xiàn)象符號和可見的云狀。雖有吹雪、霧的現(xiàn)象，但天空的云量、云狀可完全辨明時，則按正常情況記錄。（2）因煙幕、霾、浮塵、沙塵暴、揚沙等視程障礙現(xiàn)象使天空云量、云狀全部或部分不明時，總、低云量記“-”，云狀欄記該現(xiàn)象符號或同時記錄可辨明部分的云狀；若透過這些天氣現(xiàn)象能完全辨明云量、云狀時，則按正常情況記錄。（3）幾種特殊情況下云量、云狀的記法舉例見下表。天空狀況不明時云狀、云量的記錄38觀測時天空實況有霧，整個天空可辨，有4成Actra有霧，天頂或部分天空可辨，可見Actra有雪暴，天空不明有沙塵暴天空不明有浮塵，整個天空可辨，無云總云量為10無縫隙。下層布滿Sccug從云隙中可見上層有Ac但類別不能確定總云量為10無縫隙。下層布滿Sctra，從云隙中可見上層有云，云狀無法判定總云量/低云量4/010/1010/10-/-0/010/10-10/10-云狀A(yù)ctra≡

ActraSccug

AcSctra

-觀測時天空實有霧，整個有霧，天頂有雪暴，有沙塵暴有浮塵，總云39高山站云的觀測和記錄(1)當(dāng)云底高度高于測站時，按正常情況觀測記錄。(2)觀測時遇有云頂?shù)陀跍y站的云，應(yīng)在觀測簿紀(jì)要欄盡可能記錄其云狀、云量及利用已知高度的物體確定其云頂距離測站水平線下高度。此時應(yīng)對這些云的上部表面加以簡單描述，如表面是平的還是波狀的，有無聳立的積狀云自云層上部表面凸起等。在估計云頂?shù)陀跍y站的云量時，成層的云層為山所刺穿的部分，也應(yīng)當(dāng)作為云所遮掩來考慮。在記錄云頂?shù)陀跍y站的高度時，應(yīng)在記錄前加“–”號。⑶觀測時遇到云底低于測站，而云頂高于測站的云，應(yīng)在觀測簿紀(jì)要欄記錄其云狀、云量，云底高度記＜0。云籠罩測站時，按霧記錄，若云霧移出測站時，應(yīng)按云記錄。高山站云的觀測和記錄40夜間云的觀測夜間云的觀測，是比較困難的。要比較正確構(gòu)判定夜間云。首先必須了解當(dāng)天傍晚云的發(fā)展與變化規(guī)律。如果傍晚云的性質(zhì)穩(wěn)定，并且變化不大，則夜間可能繼續(xù)保持著。如果白天是對流云，就可根據(jù)傍晚觀測云是發(fā)展還是衰退，來決定夜間可能演變?yōu)槭裁丛茽睢Ｒ雇響?yīng)在沒有燈光或燈光很弱的地方進(jìn)行觀測。根據(jù)星光的有無與模糊程度，來確定有無云，以及什么云。高云一般都可見星光。只是模糊程度不同而已。有CS時星光模糊而均勻；有Ci時則星光有的地方模糊，有的地方明亮。夜晚天空的銀河與Ci很容易混淆，應(yīng)注意。銀河是白色呈帶狀（有時也有分枝），橫過天空。短時間內(nèi)，看不出移動。而Ci呈黑色分布很不規(guī)則，有時可以察覺其移動。層狀云（Ns，As，St）一般都遮蔽全天，看不到星光，但天空明亮程度還可以分辨出。As天空較明亮；Ns天空較暗黑，云的形體結(jié)構(gòu)及碎云隱約可辨；而St則均勻低暗，使天空與地平線的交界線亦難分出。Ac與Sc云塊輪廓通?？梢员嬲J(rèn)。若地面有燈光照射時，低云一般是灰白色，云愈低顏色愈淺。中云是灰白色或黑色。高云為黑色，薄的Ci、Cs幾乎與天空顏色很難分開。根據(jù)云的降水性質(zhì)與伴見的天氣現(xiàn)象，也有助于夜間正確判定云狀。夜間估計云量時，視星光的能見與否及清晰程度來決定?？床灰娦枪獾哪遣糠痔炜兆鳛榭傇屏?。有些薄云雖然能透過星光，但可按照星光的清晰程度加以判斷。夜間在云狀、云量能完會確定的情況下，記錄方法與白天相同。通常情況下夜間總云量都必須進(jìn)行估計，由于某種原因，低云狀、量不能判別時，記錄以“－”表示。例如云布滿全天，不能確定什么云時，云量記10／一，云狀記“－”。夜間云的觀測41一般云的演變

對流云的演變

一般云的演變對流云的演變424、云狀電碼

云的變化與天氣變化有著密切的聯(lián)系，為了迅速而簡明報告觀測的云天狀況就需要編制云天狀況的電碼。云的編碼分為ＣL、ＣM、ＣH三類，每類包括從0到9以及X共11個云碼。在編碼時，如果同一類電碼中同時有兩個電碼可以選擇時，按以下原則處理：（1）對未來天氣變化具有指示性意義的云碼，優(yōu)先編報

ＣL云天的指示性云天電碼為3，9；

ＣM云天的指示性云天電碼為8；

ＣH云天的指示性云天電碼為5，6；（2）同一高度上出現(xiàn)幾種云狀時，一般選擇量多的云編碼；量相同時，一般選擇電碼大的云編碼。4、云狀電碼云的變化與天氣變化有著密切的聯(lián)系，為43低云

中云

高云

0沒有低云

沒有中云

沒有高云

1淡積云和（或）碎積云透光高層云

毛卷云

2濃積云，可伴有淡積云或?qū)臃e云，云底在同一高度上。

蔽光高層云

密卷云

3禿積雨云，可伴有積云或?qū)臃e云

透光高積云，較穩(wěn)定，并在同一高度上

偽卷云

4積云性層積云時常伴有積云

變化不定的透光高積云（常呈莢狀）并出現(xiàn)在一個或幾個高度上

卷云（常呈鉤狀）有系統(tǒng)地移入天空，且常常全部增厚

5透光、蔽光層積云

有系統(tǒng)地移入天空的透光高積云，常全部增厚，甚至有一部分變成蔽光高積云或雙層高積云

輻輳狀卷云和卷層云，或只有卷層云，有系統(tǒng)的移入天空，且常常全部增厚，連續(xù)云幕前緣的高度角小于45°。6層云和（或）碎層云

積云性高積云

輻輳狀卷云和卷層云，或只有卷層云，有系統(tǒng)的移入天空，且常常全部增厚，連續(xù)云幕前緣的高度角大于45°。

7雨層云和（或）碎雨云

非系統(tǒng)移入天空的雙層高積云或蔽光高積云，量不增加；或高層云與高積云同時存在

卷層云布滿全天

8積云和透光、蔽光層積云同時存在，此兩種云的底部高度不同

絮狀和（或）堡狀高積云、層積云

卷層云，非系統(tǒng)移入天空或量不增加，也未布滿全天

9

鬃積雨云，可伴有積云或碎雨云

混亂天空的高積云，常在不同的高度上

卷積云，可伴有卷云和(或)卷層云，但以卷積云為主

低云中云高云44

云的生成，外形特征，量的多少，分布及其演變，不僅反映了當(dāng)時大氣的運動、穩(wěn)定程度和水汽狀況，而且也是預(yù)示未來天氣變化的重要征兆之一。正確觀測分析云的變化，是了解認(rèn)識大氣物理狀況，掌握天氣變化規(guī)律的一個重要因素。此外，云的觀測對于保證航空飛行的安全也起著重要的作用?！?.４氣象應(yīng)用云的生成，外形特征，量的多少，分布及其演變，不僅反映了45云也是影響大氣運動和地球大氣系統(tǒng)能量平衡的重要因素。在全球增溫過程中，云對地面氣候的作用也是十分重要的研究課題，云在大氣遙感定量產(chǎn)品推導(dǎo)中，也是必須考慮的因素。例如卷云可影響大氣溫度垂直分布的推導(dǎo)精度。而且，對全球范圍內(nèi)降水地區(qū)和降水量的估計，也要依靠對云的觀測;氣團(tuán)、鋒和地面低壓系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展和移動與云變化都有關(guān)系?！?.４氣象應(yīng)用云也是影響大氣運動和地球大氣系統(tǒng)能量平衡的重要因素。在46在航空氣象上，云對飛機的飛行活動和飛行安全有很大的影響，所以云的預(yù)報是航空氣象預(yù)報的重要內(nèi)容。云高對航空氣象學(xué)的要求來說是最嚴(yán)格的，氣象部門利用云底探照燈、轉(zhuǎn)動光速云幕儀、激光云幕儀、云