航海气象之云和雾

航海气象之云和雾

云和雾都是大气中水汽凝结(凝华)而产生的凝结物,云悬浮于空中,雾悬浮于近地面层。

云的形态千变万化,一定的云状常伴随一定的天气,它既是大气运动的产物,在一定程度上又

能反映大气的变化趋势。所以,正确观测和分析云的变化,是掌握天气变化规律的一个重要部

分。

雾是影响能见度的首要因素。在雾季里,往往一夜之间,甚至短短几小时雾可将整个城市

或者几百甚至上千千米的海面置于茫茫雾海之中,能见度变得十分恶劣,常可低于10m 以内,

使交通阻塞,航船锚泊。据统计,大量船舶的碰撞、搁浅、触礁等海事都与雾有关。雾的变化性

大,地区局限性也很显著,因此,它也是较难预报的一种灾害性天气现象。

第一节 云

一、云的形成条件

云(C loud)是大气中的水汽凝结(凝华)物,由大量的小水滴、过冷水滴、冰晶或它们混合而构

成的可见悬浮体。显然,云的形成需要大气中有充足的水汽和使水汽发生凝结的冷却过程。发生在

大气中的冷却过程有绝热冷却、辐射冷却、平流冷却和乱流交换冷却等多种不同的物理过程,其中

上升运动引起的绝热冷却是形成云的主要原因,特别是对于较高和较厚的云更是如此。当然,足够

的凝结核也是形成云的必要条件。为易记,可将云的形成条件简单归纳为下列公式:

上升运动+ 水汽→云形成

39

下沉运动→云消散

应指出,当水汽条件相同时,上升运动的形式不同,所形成的云的类型及其伴随天气是不

同的。

二、云的分类

云的种类繁多、形态各异,为了便于归纳辨认,需要把云按照一定的原则分类。我国国家海

洋局编写出版的《船舶海洋水文气象辅助测报规范》中采用的是《中国云图》中的分类,它是根

据云底高度把云分为高、中、低3 族,再结合云的外形特征和结构等分为10 属,如表6-1 所示。

上述3 族10 属云的主要观测特征及其伴随的典型天气等详见第八章第五节。以下主要从形成

云的物理条件着眼、按上升运动的特点和云的形态,将云分为积状云、层状云和波状云三种基

本类型,见表6-2。

云 的 分 类表6-1

云族云底高度

云 属

中文学名国 际 名国际缩写

降 水 特 点

高 云> 5 000m 卷云C irrus C i

卷层云C irro-Stratus C s

卷积云C irro-C um ulus C c

中 云2 500～5 000m 高层云A lto-Stratus A s 连续性或间歇性的雨、雪

高积云A lto-C um ulus A c

低 云< 2 500m 层积云Stratus-C um ulus Sc 间歇性微弱的雨、雪

层云S tratus St 毛毛雨

雨层云N im bo-S tratus N s 连续性中～ 大的雨、雪

碎雨云F racto-N im bus F n (附属云)

积云C um ulus C u

积雨云C um ulo-N im bus C b 阵性降水

云的物理分类表6-2

云 型低中高

层 状 云雨层云(N s) 高层云(A s) 卷层云(C s) 卷云(C i)

波 状 云层积云(Sc) 高积云(A c) 卷积云(C c)

积 状 云

淡积云(C u hum )

浓积云(C u C ong)

积雨云(C b)

三、各种云的形成

1.积状云的形成

积状云(C um uliform C loud )是垂直对流发展而形成的云块,主要包括淡积云、浓积云和积

雨云。在同一气团内部,单纯由热力对流形成的积状云具有孤立、分散的特点;由锋面强烈抬升

暖湿空气形成的积状云常沿锋面平行排列,形成一个狭长的积状云带。

40

当空气受到热力或动力抬升之后,能否形成积状云,主要取决于对流上升所能达到的高

度,如图6-1a)所示,如果对流上限高于凝结高度,则淡积云形成;当对流上限超过凝结高度很

多时,云体变得高大臃肿,顶部变成花椰菜状,表明浓积云形成,如图6-1b )所示;对流继续向

上发展,则浓积云顶往上伸展,最后发展为积雨云,如图6-1c)所示。可见,要积云形成并不断发

展,气层中必须具备大量潜在不稳定能量,以转化成空气上升的动能。强盛的积雨云中对流运

动强烈,上升气流常可达20～30m / s,最大曾观测到60m / s 的上升速度,下沉气流也有10～

15m / s,说明云中乱流也十分强烈。它可产生阵性降水、阵性大风和雷暴等剧烈天气现象。

积状云是大气层结不稳定的标志,故积状云又称对流云。

图6-1 积状云的形成

2.层状云的形成

层状云(S tratiform C loud)是均匀幕状的云层,一般具有较大的水平范围,其中包括卷层

云(卷云)、高层云及雨层云。

层状云是由整层空气的滑升或抬升而形成的。锋面抬升作用,是形成系统性层状云的最常

见情况,如图6-2 所示。这种云通常是底部与倾斜的空间锋面大体吻合,顶部近似平坦,形如海

面起伏,从云的上空俯瞰,似“云海”(Sea of C loud),十分壮观。这主要是层状云的上空常有逆

温层存在,使得云顶不易向上发展,只能向水平方向伸展。故层状云的出现是大气层结稳定的

标志。

另外,在低压或低压槽中,由于气流的辐合上升,可以形成高层云、卷层云,甚至雨层云;气

流越过山时,如果大气是稳定的,湿度又比较大,在迎风坡也可形成层状云。

近地面层发生较强的乱流时,乱流层顶部形成乱流逆温层,逆温层下聚集大量的水汽;同

时乱流上升所造成的乱流层上部的降温作用(见图5-10)使空气中的水汽达到饱和状态而形

成较低的层云,如图6-3 所示。层云也是低层大气层结稳定的标志。

图6-2 系统性层状云的形成图6-3 层云的形成

41

3.波状云的形成

波状云(W ave C loud)是波浪起伏的云层,包括卷积云、高积云、层积云。

大气中有空中逆温层存在时,逆温层上下空气密度和气流速度都有较大差异,如同在水气

交界面上容易产生波浪一样,在逆温层附近容易产生气流的波动。水汽条件适当时,波峰处空

图6-4 波状云的形成

气上升绝热冷却形成云,波谷处空气下沉绝热增温无云形

成,如图6-4 所示。如果在波动之前该处已有厚度均匀的

层状云存在,则在波峰处云加厚,波谷处云减薄以至消失,

从而形成厚度不大、保持一定间距的平行云条,呈一列列

或一行行的波状云。

层积云是较低的波状云,其云底在1000m 左右。它是由空气的乱流作用造成的。乱流逆温

层附近如果产生波动,则形成波状云—— 层积云(区别于层云)。

波状云的出现也是大气层结稳定的标志。

另外,气流越山后,背风坡气流的波动也能形成波状云。

4.几种特殊云状的形成

有一些特殊云状,它们的出现往往对未来的天气变化趋势有指示作用。

1)堡状云和絮状云 堡状云常常是在波状云的基础上发展起来的。当逆温层下空气变得

不稳定,有乱流发展时,较强的上升气流会穿过逆温层,形成如城堡状的云,如图6-5 所示。常

图6-5 堡状云的形成

见的有堡状高积云和堡状层积云。絮状云的

个体破碎,形状像棉絮团,它常是潮湿气层中

的强烈乱流混合作用而形成的,主要有絮状

高积云。

夏半年,如果早晨出现堡状高积云或絮

状高积云,表示该高度上气层不稳定,到中午

低层对流一发展,上下不稳定气层结合起来,会产生强烈上升气流,形成积雨云,出现雷暴雨等

天气,故有“朝有破絮云,午后雷雨鸣”的天气谚语。傍晚一般对流减弱,如果这时出现堡状高积

云,表示高空将有不稳定系统逼近,次日可能出现系统性雷阵雨天气。

图6-6 荚状云

2)悬球状云 悬球状云是指从云底下垂的突出部分,形似梨状或乳房状。

它们多出现在积雨云底部,有时在高层云、高积云及雨层云的底部也可以看

到。悬球状云的出现,是产生降水的预兆。

3)荚状云 荚状云中间厚,边缘薄,形如豆荚,如图6-6 所示。当局部有上

升气流绝热冷却形成云时,如遇上空下沉气流阻挡,使云体边缘变薄而成。荚

状云的出现一般预示天气晴好。

由以上各种云形成的物理过程可以看出,任何一种云都是与大气运动相

联系着的,是在一定天气条件之下所形成的。但是,随着条件的变化,它们或

发展,或消散,或转化为另一种云,既有一定的规律性,又是千变万化的。所

以,根据云预测天气时,密切注视云的发展演变是至关重要的,切不可孤立地、片面地去判断。

 

航海气象之云和雾

云和雾都是大气中水汽凝结(凝华)而产生的凝结物,云悬浮于空中,雾悬浮于近地面层。

云的形态千变万化,一定的云状常伴随一定的天气,它既是大气运动的产物,在一定程度上又

能反映大气的变化趋势。所以,正确观测和分析云的变化,是掌握天气变化规律的一个重要部

分。

雾是影响能见度的首要因素。在雾季里,往往一夜之间,甚至短短几小时雾可将整个城市

或者几百甚至上千千米的海面置于茫茫雾海之中,能见度变得十分恶劣,常可低于10m 以内,

使交通阻塞,航船锚泊。据统计,大量船舶的碰撞、搁浅、触礁等海事都与雾有关。雾的变化性

大,地区局限性也很显著,因此,它也是较难预报的一种灾害性天气现象。

第一节 云

一、云的形成条件

云(C loud)是大气中的水汽凝结(凝华)物,由大量的小水滴、过冷水滴、冰晶或它们混合而构

成的可见悬浮体。显然,云的形成需要大气中有充足的水汽和使水汽发生凝结的冷却过程。发生在

大气中的冷却过程有绝热冷却、辐射冷却、平流冷却和乱流交换冷却等多种不同的物理过程,其中

上升运动引起的绝热冷却是形成云的主要原因,特别是对于较高和较厚的云更是如此。当然,足够

的凝结核也是形成云的必要条件。为易记,可将云的形成条件简单归纳为下列公式:

上升运动+ 水汽→云形成

39

下沉运动→云消散

应指出,当水汽条件相同时,上升运动的形式不同,所形成的云的类型及其伴随天气是不

同的。

二、云的分类

云的种类繁多、形态各异,为了便于归纳辨认,需要把云按照一定的原则分类。我国国家海

洋局编写出版的《船舶海洋水文气象辅助测报规范》中采用的是《中国云图》中的分类,它是根

据云底高度把云分为高、中、低3 族,再结合云的外形特征和结构等分为10 属,如表6-1 所示。

上述3 族10 属云的主要观测特征及其伴随的典型天气等详见第八章第五节。以下主要从形成

云的物理条件着眼、按上升运动的特点和云的形态,将云分为积状云、层状云和波状云三种基

本类型,见表6-2。

云 的 分 类表6-1

云族云底高度

云 属

中文学名国 际 名国际缩写

降 水 特 点

高 云> 5 000m 卷云C irrus C i

卷层云C irro-Stratus C s

卷积云C irro-C um ulus C c

中 云2 500～5 000m 高层云A lto-Stratus A s 连续性或间歇性的雨、雪

高积云A lto-C um ulus A c

低 云< 2 500m 层积云Stratus-C um ulus Sc 间歇性微弱的雨、雪

层云S tratus St 毛毛雨

雨层云N im bo-S tratus N s 连续性中～ 大的雨、雪

碎雨云F racto-N im bus F n (附属云)

积云C um ulus C u

积雨云C um ulo-N im bus C b 阵性降水

云的物理分类表6-2

云 型低中高

层 状 云雨层云(N s) 高层云(A s) 卷层云(C s) 卷云(C i)

波 状 云层积云(Sc) 高积云(A c) 卷积云(C c)

积 状 云

淡积云(C u hum )

浓积云(C u C ong)

积雨云(C b)

三、各种云的形成

1.积状云的形成

积状云(C um uliform C loud )是垂直对流发展而形成的云块,主要包括淡积云、浓积云和积

雨云。在同一气团内部,单纯由热力对流形成的积状云具有孤立、分散的特点;由锋面强烈抬升

暖湿空气形成的积状云常沿锋面平行排列,形成一个狭长的积状云带。

40

当空气受到热力或动力抬升之后,能否形成积状云,主要取决于对流上升所能达到的高

度,如图6-1a)所示,如果对流上限高于凝结高度,则淡积云形成;当对流上限超过凝结高度很

多时,云体变得高大臃肿,顶部变成花椰菜状,表明浓积云形成,如图6-1b )所示;对流继续向

上发展,则浓积云顶往上伸展,最后发展为积雨云,如图6-1c)所示。可见,要积云形成并不断发

展,气层中必须具备大量潜在不稳定能量,以转化成空气上升的动能。强盛的积雨云中对流运

动强烈,上升气流常可达20～30m / s,最大曾观测到60m / s 的上升速度,下沉气流也有10～

15m / s,说明云中乱流也十分强烈。它可产生阵性降水、阵性大风和雷暴等剧烈天气现象。

积状云是大气层结不稳定的标志,故积状云又称对流云。

图6-1 积状云的形成

2.层状云的形成

层状云(S tratiform C loud)是均匀幕状的云层,一般具有较大的水平范围,其中包括卷层

云(卷云)、高层云及雨层云。

层状云是由整层空气的滑升或抬升而形成的。锋面抬升作用,是形成系统性层状云的最常

见情况,如图6-2 所示。这种云通常是底部与倾斜的空间锋面大体吻合,顶部近似平坦,形如海

面起伏,从云的上空俯瞰,似“云海”(Sea of C loud),十分壮观。这主要是层状云的上空常有逆

温层存在,使得云顶不易向上发展,只能向水平方向伸展。故层状云的出现是大气层结稳定的

标志。

另外,在低压或低压槽中,由于气流的辐合上升,可以形成高层云、卷层云,甚至雨层云;气

流越过山时,如果大气是稳定的,湿度又比较大,在迎风坡也可形成层状云。

近地面层发生较强的乱流时,乱流层顶部形成乱流逆温层,逆温层下聚集大量的水汽;同

时乱流上升所造成的乱流层上部的降温作用(见图5-10)使空气中的水汽达到饱和状态而形

成较低的层云,如图6-3 所示。层云也是低层大气层结稳定的标志。

图6-2 系统性层状云的形成图6-3 层云的形成

41

3.波状云的形成

波状云(W ave C loud)是波浪起伏的云层,包括卷积云、高积云、层积云。

大气中有空中逆温层存在时,逆温层上下空气密度和气流速度都有较大差异,如同在水气

交界面上容易产生波浪一样,在逆温层附近容易产生气流的波动。水汽条件适当时,波峰处空

图6-4 波状云的形成

气上升绝热冷却形成云,波谷处空气下沉绝热增温无云形

成,如图6-4 所示。如果在波动之前该处已有厚度均匀的

层状云存在,则在波峰处云加厚,波谷处云减薄以至消失,

从而形成厚度不大、保持一定间距的平行云条,呈一列列

或一行行的波状云。

层积云是较低的波状云,其云底在1000m 左右。它是由空气的乱流作用造成的。乱流逆温

层附近如果产生波动,则形成波状云—— 层积云(区别于层云)。

波状云的出现也是大气层结稳定的标志。

另外,气流越山后,背风坡气流的波动也能形成波状云。

4.几种特殊云状的形成

有一些特殊云状,它们的出现往往对未来的天气变化趋势有指示作用。

1)堡状云和絮状云 堡状云常常是在波状云的基础上发展起来的。当逆温层下空气变得

不稳定,有乱流发展时,较强的上升气流会穿过逆温层,形成如城堡状的云,如图6-5 所示。常

图6-5 堡状云的形成

见的有堡状高积云和堡状层积云。絮状云的

个体破碎,形状像棉絮团,它常是潮湿气层中

的强烈乱流混合作用而形成的,主要有絮状

高积云。

夏半年,如果早晨出现堡状高积云或絮

状高积云,表示该高度上气层不稳定,到中午

低层对流一发展,上下不稳定气层结合起来,会产生强烈上升气流,形成积雨云,出现雷暴雨等

天气,故有“朝有破絮云,午后雷雨鸣”的天气谚语。傍晚一般对流减弱,如果这时出现堡状高积

云,表示高空将有不稳定系统逼近,次日可能出现系统性雷阵雨天气。

图6-6 荚状云

2)悬球状云 悬球状云是指从云底下垂的突出部分,形似梨状或乳房状。

它们多出现在积雨云底部,有时在高层云、高积云及雨层云的底部也可以看

到。悬球状云的出现,是产生降水的预兆。

3)荚状云 荚状云中间厚,边缘薄,形如豆荚,如图6-6 所示。当局部有上

升气流绝热冷却形成云时,如遇上空下沉气流阻挡,使云体边缘变薄而成。荚

状云的出现一般预示天气晴好。

由以上各种云形成的物理过程可以看出,任何一种云都是与大气运动相

联系着的,是在一定天气条件之下所形成的。但是,随着条件的变化,它们或

发展,或消散,或转化为另一种云,既有一定的规律性,又是千变万化的。所

以,根据云预测天气时,密切注视云的发展演变是至关重要的,切不可孤立地、片面地去判断。