大气科学概论第二章云杨素英.ppt

1、1第二章第二章 大气现象大气现象 主讲教师：杨 素 英大气现象大气现象 大气现象是在一定的天气条件下产生的。反映着大气现象是在一定的天气条件下产生的。反映着大气中不同物理过程，是天气变化的体现，是大气中不同物理过程，是天气变化的体现，是临近、短期预天气预报的基础。临近、短期预天气预报的基础。常见的大气现象常见的大气现象24567内内 容容1. 云2. 降水现象91. 1. 云云1.1 云的分类1.2 云的特征低云中云高云1.3 云的形成1. 云云云云 cloud悬浮在大气中的小水滴、过冷水滴、冰晶或它们的悬浮在大气中的小水滴、过冷水滴、冰晶或它们的混合物组成的可见聚合体；有时也包含一些较大的混

2、合物组成的可见聚合体；有时也包含一些较大的雨滴、冰粒和雪晶。其底部不接触地面雨滴、冰粒和雪晶。其底部不接触地面晴天：指天空中云量覆盖面不到晴天：指天空中云量覆盖面不到10%10%； 少云：指天空中云量覆盖面占少云：指天空中云量覆盖面占10-40%10-40%； 多云：指天空中云量覆盖面占多云：指天空中云量覆盖面占40-80%40-80%； 阴天：指天空中云量覆盖面占阴天：指天空中云量覆盖面占80%80%以上以上。1013现按云的现按云的外形特征外形特征、结构特点结构特点和和云底高度云底高度，将云，将云分为分为3族族、10属属、29类类1.1 云的分类云的分类中云高云 低云大气中云的形态是千变万

3、化的，与区域、地形、地表特大气中云的形态是千变万化的，与区域、地形、地表特征、及天气系统有关，有其变化规律可循征、及天气系统有关，有其变化规律可循三族、十属、三族、十属、2929类类云状分类表云状分类表1.1 云的分类云的分类发生学分类发生学分类根据：云形成的物理过程根据：云形成的物理过程+形态特征形态特征积状云：积云积状云：积云Cu,积雨云积雨云Cb,卷云卷云Ci层状云：卷层云层状云：卷层云Cs,高层云高层云As，雨层云，雨层云Ns,层云层云St波状云：卷积云波状云：卷积云Cc,高积云高积云Ac，层积云，层积云Sc151.2 云的特征云的特征（一）低云：（一）低云： 5属属14类类积云积云C

4、u、积雨云、积雨云Cb、层积云、层积云Sc、层云、层云St、雨层云、雨层云Ns低云多由水滴组成，垂直发展旺盛的低云由水滴、低云多由水滴组成，垂直发展旺盛的低云由水滴、过冷水滴和冰晶组成。云底在过冷水滴和冰晶组成。云底在2500m以下，随季节以下，随季节、地理纬度变化、地理纬度变化大部分低云都可能产生降水，雨层云常有连续性降大部分低云都可能产生降水，雨层云常有连续性降水，积雨云多阵性降水，有时降水量很大水，积雨云多阵性降水，有时降水量很大161.2 云的特征云的特征1.积云积云 Cu成因：在不稳定层结的空气中，由于热力和动力产生成因：在不稳定层结的空气中，由于热力和动力产生对流作用，使水汽凝结而

5、成的云。对流作用，使水汽凝结而成的云。 特征：生成的云体垂直向上发展；消散时向水平方特征：生成的云体垂直向上发展；消散时向水平方向扩展，常为分散孤立大云块。个体明显，底部较向扩展，常为分散孤立大云块。个体明显，底部较平，顶部成圆弧形或重叠的圆弧形突起。云块之间平，顶部成圆弧形或重叠的圆弧形突起。云块之间多不相联。多不相联。发展旺盛的积云，可降小阵雨。发展旺盛的积云，可降小阵雨。171.2 云的特征云的特征（1）淡积云）淡积云 Cu hum积云之淡积云积云之淡积云.ppt特征：云的个体不大，轮廓清晰，底部较平，顶部呈圆弧特征：云的个体不大，轮廓清晰，底部较平，顶部呈圆弧形凸起，垂直发展不旺盛，薄

6、的云块呈白色，厚的云块形凸起，垂直发展不旺盛，薄的云块呈白色，厚的云块中部有淡影。分散在空中，晴天常见中部有淡影。分散在空中，晴天常见淡积云由直径淡积云由直径530微米的水滴组成，北方和高寒地区冬微米的水滴组成，北方和高寒地区冬季的淡积云是由冰晶组成，有时会下零星雨雪季的淡积云是由冰晶组成，有时会下零星雨雪18淡积云淡积云 Cu hum1.2 1.2 云的特征云的特征1.2 云的特征云的特征（2）碎积云）碎积云 Fc特征：破碎的不规则的积云块，个体不大，轮廓不完整，特征：破碎的不规则的积云块，个体不大，轮廓不完整，形态多变，多为白色碎块，往往是破碎了的或出生的积形态多变，多为白色碎块，往往是破

7、碎了的或出生的积云。云。20碎积云碎积云 Fc1.2 1.2 云的特征云的特征1.2 云的特征云的特征（3）浓积云）浓积云 Cu cong积云之浓积云积云之浓积云.ppt特征：个体高大，轮廓清晰，底部较平、阴暗，垂直发展特征：个体高大，轮廓清晰，底部较平、阴暗，垂直发展旺盛，垂直高度一般大于水平宽度，顶部呈圆弧形重叠旺盛，垂直高度一般大于水平宽度，顶部呈圆弧形重叠凸起，很象花椰菜凸起，很象花椰菜浓积云由大小不同的水滴组成，小水滴直径一般为浓积云由大小不同的水滴组成，小水滴直径一般为550微米之间；大水滴多在微米之间；大水滴多在100200微米之间。当垂直气流微米之间。当垂直气流很强，发展旺盛时

8、，顶部温度在很强，发展旺盛时，顶部温度在-10oC以下，可出现霰以下，可出现霰和冰晶。有时顶部出现一条白云，叫做幞状云和冰晶。有时顶部出现一条白云，叫做幞状云22浓积云浓积云Cu cong1.2 1.2 云的特征云的特征1.2 云的特征云的特征2、积雨云、积雨云 Cb特征：云体庞大、浓厚，很象耸立的高山，顶部已特征：云体庞大、浓厚，很象耸立的高山，顶部已开始冻结，呈白色，轮廓模糊，有的有毛丝般的纤开始冻结，呈白色，轮廓模糊，有的有毛丝般的纤维结构。云底阴暗，气流混乱，起伏明显，有时呈维结构。云底阴暗，气流混乱，起伏明显，有时呈悬球状结构，常有雨幡下垂，或伴有碎雨云。悬球状结构，常有雨幡下垂，或

9、伴有碎雨云。积雨云多由水滴、过冷水滴、冰晶、雪花组成，有积雨云多由水滴、过冷水滴、冰晶、雪花组成，有时还包含有霰粒、冰雹。在云内有强烈的上升、下时还包含有霰粒、冰雹。在云内有强烈的上升、下沉气流区，可观测到速度为几十米沉气流区，可观测到速度为几十米/秒的上升、下秒的上升、下沉气流，并经常出现起伏不平的云底。沉气流，并经常出现起伏不平的云底。24积雨云积雨云 Cb1.2 1.2 云的特征云的特征261.2 云的特征云的特征3、层积云、层积云 Sc特征：云块较大，在厚薄、形状上有很大差异，常特征：云块较大，在厚薄、形状上有很大差异，常呈灰白或灰色。薄的云可辨别太阳位置，厚的云比呈灰白或灰色。薄的云

10、可辨别太阳位置，厚的云比较阴暗。云块常成群、成行或成波状排列。布满天较阴暗。云块常成群、成行或成波状排列。布满天空，犹如大海的波涛。空，犹如大海的波涛。层积云厚度一般从几百米到二千米。多由直径为层积云厚度一般从几百米到二千米。多由直径为5-40微米的水滴组成。在冬季出现的层积云也可能微米的水滴组成。在冬季出现的层积云也可能由冰晶、雪花组成由冰晶、雪花组成2728291.2 云的特征云的特征4、层云、层云 St(1)层云层云 St云体均匀成层，呈灰色，很象雾，云底很低，但不接触地云体均匀成层，呈灰色，很象雾，云底很低，但不接触地面，一般由直径面，一般由直径5-30微米的水滴或过冷水滴组成。厚度微

11、米的水滴或过冷水滴组成。厚度一般一般400500米。米。（2）碎层云）碎层云 Fs云体为不规则的碎云片，形状多变，移动较快，呈灰色或云体为不规则的碎云片，形状多变，移动较快，呈灰色或灰白色，往往是由消散中的层云或雾抬升而成。灰白色，往往是由消散中的层云或雾抬升而成。天空出现碎层云多预示晴天天空出现碎层云多预示晴天30层云层云 St碎层云碎层云 Fs1.2 1.2 云的特征云的特征1.2 云的特征云的特征5、雨层云、雨层云 Ns(1) 雨层云雨层云 Ns灰暗的均匀云层，能完全遮蔽日月，云底常伴有碎雨云。灰暗的均匀云层，能完全遮蔽日月，云底常伴有碎雨云。云底混乱，没有明显的界限，云层水平分布范围很

12、广，云底混乱，没有明显的界限，云层水平分布范围很广，常布满全天。云层厚度常布满全天。云层厚度40005000米。一般有连续性降米。一般有连续性降水。云层较高的雨层云，常形成下垂的雨幡或雪幡。雨水。云层较高的雨层云，常形成下垂的雨幡或雪幡。雨层云多由高层云发展而成。层云多由高层云发展而成。（2）碎雨云）碎雨云 Fn云体低而破碎，形状多变，移动较快，呈灰色或暗灰色，云体低而破碎，形状多变，移动较快，呈灰色或暗灰色，常出现在雨层云、积雨云或高层云下。是由降水物蒸发常出现在雨层云、积雨云或高层云下。是由降水物蒸发、空气湿度增加，在湍流作用下水汽凝结而成。这种低、空气湿度增加，在湍流作用下水汽凝结而成。

13、这种低而破碎的云，叫作恶劣天气下的碎雨云。而破碎的云，叫作恶劣天气下的碎雨云。32雨层云雨层云 Ns碎雨云碎雨云 Fn1.2 1.2 云的特征云的特征1.2 云的特征云的特征（二）中云：（二）中云：2属属8类类中云由水滴、过冷水滴与冰晶混合组成。云底高度中云由水滴、过冷水滴与冰晶混合组成。云底高度一般在一般在25005000米之间。米之间。中云包括：高层云中云包括：高层云 As、高积云、高积云 Ac高层云常产生降水高层云常产生降水341.2 云的特征云的特征1、高层云、高层云 As云体均匀成层，呈灰白色或灰色，云体常有条纹结云体均匀成层，呈灰白色或灰色，云体常有条纹结构，多出现在锋面云系中，常

14、布满全天。构，多出现在锋面云系中，常布满全天。由直径由直径5-20微米的水滴、过冷水滴和冰晶组成。微米的水滴、过冷水滴和冰晶组成。演变成演变成Ns时，云底有时出现雨幡、雪幡，产生降水时，云底有时出现雨幡、雪幡，产生降水演变过程：毛卷云演变过程：毛卷云 Ci fil 密卷云密卷云 Ci dens 卷层云卷层云 Cs 高层云高层云 As 雨层云雨层云 Ns（1）透光高层云）透光高层云 As tra薄而均匀，灰白色，日月朦胧可见，好象隔了一层毛玻璃薄而均匀，灰白色，日月朦胧可见，好象隔了一层毛玻璃（2）蔽光高层云）蔽光高层云 As op云体较厚，厚度较均匀，呈灰色，布满全天，不见日月，云体较厚，厚度

15、较均匀，呈灰色，布满全天，不见日月，可产生连续性或间歇性降水可产生连续性或间歇性降水351.2 云的特征云的特征2、高积云、高积云 As云块较小，轮廓分明，厚薄、形状差异很大，薄的云块较小，轮廓分明，厚薄、形状差异很大，薄的云块呈白色，能见日月轮廓；厚的云块呈灰色，日云块呈白色，能见日月轮廓；厚的云块呈灰色，日月轮廓分辨不清。常呈圆形、瓦块状、鱼鳞片或水月轮廓分辨不清。常呈圆形、瓦块状、鱼鳞片或水波状的密集云条。且成群、成行、成水波状排列波状的密集云条。且成群、成行、成水波状排列由水滴、过冷却水滴与冰晶混合组成。日月光透过由水滴、过冷却水滴与冰晶混合组成。日月光透过高积云时，常形成内蓝外红的光

16、环或华。高积云时，常形成内蓝外红的光环或华。成因与层积云相似。薄的高积云稳定少变，一般预成因与层积云相似。薄的高积云稳定少变，一般预示晴天，谚语示晴天，谚语“瓦块云，晒煞人瓦块云，晒煞人”，“天上鲤鱼斑天上鲤鱼斑，晒谷不用翻，晒谷不用翻”。高积云发展增厚，并融合成层，则说明天气将有变高积云发展增厚，并融合成层，则说明天气将有变化，甚至会产生降水化，甚至会产生降水36透光高层云透光高层云 As tra1.2 1.2 云的特征云的特征蔽光高层云蔽光高层云 As opAs op 1.2 1.2 云的特征云的特征荚状高积云荚状高积云 Ac lent1.2 1.2 云的特征云的特征积云性高积云积云性高积

17、云 Ac cug1.2 1.2 云的特征云的特征絮状高积云絮状高积云 Ac floAc flo 1.2 1.2 云的特征云的特征堡状高积云堡状高积云 Ac cast1.2 1.2 云的特征云的特征由堡状高积云由堡状高积云 Ac cast Ac cast 发展的积云性高积云发展的积云性高积云Ac cugAc cug1.2 1.2 云的特征云的特征1.2 云的特征云的特征（三）高云：（三）高云：3属属7类类由细小的冰晶组成，云底高度通常在由细小的冰晶组成，云底高度通常在5000米以上米以上。一般不产生降水，冬季北方的卷层云、密卷云偶。一般不产生降水，冬季北方的卷层云、密卷云偶尔也会降雪，有时可以见

18、到雪幡。尔也会降雪，有时可以见到雪幡。包括卷云、卷层云、卷积云包括卷云、卷层云、卷积云441、卷云、卷云 Ci 云体具有纤维状结构，通常成白色，有柔丝般的光云体具有纤维状结构，通常成白色，有柔丝般的光泽，多呈丝条状、片状、羽毛状、钩状、团状、砧泽，多呈丝条状、片状、羽毛状、钩状、团状、砧状等。由冰晶组成。状等。由冰晶组成。（1）毛卷云）毛卷云 Ci fil云块很薄，呈白色，毛丝般的纤维状结构清晰，云丝分散云块很薄，呈白色，毛丝般的纤维状结构清晰，云丝分散，形状多变，日、月光透过云体地物阴影很明显。，形状多变，日、月光透过云体地物阴影很明显。毛卷云的出现预示晴天。如果毛卷云增厚，发展成卷层云毛卷

19、云的出现预示晴天。如果毛卷云增厚，发展成卷层云，则预示将有天气系统来临，天气将有变化，则预示将有天气系统来临，天气将有变化451.2 云的特征云的特征（2）密卷云）密卷云 Ci dens云体较厚，薄的部分呈白色，厚的部分略有淡影，边缘毛云体较厚，薄的部分呈白色，厚的部分略有淡影，边缘毛丝般纤维结构仍较明显。云丝密集，融合成片。丝般纤维结构仍较明显。云丝密集，融合成片。密卷云的出现，多预示天气稳定。若演变成卷层云，则预密卷云的出现，多预示天气稳定。若演变成卷层云，则预示天气系统将来临，天气将有变化。示天气系统将来临，天气将有变化。（3）伪卷云）伪卷云 Ci not在积雨云崩溃消散时，从积雨云顶部

20、脱离的云。云体大而在积雨云崩溃消散时，从积雨云顶部脱离的云。云体大而厚密，常呈铁砧状。厚密，常呈铁砧状。（4）钩卷云）钩卷云 Ci unc云体很薄，呈白色，云丝往往平行排列，向上的一头有小云体很薄，呈白色，云丝往往平行排列，向上的一头有小钩，很像逗号。钩，很像逗号。预示将有天气系统过境，将在短期内有阴雨天气。预示将有天气系统过境，将在短期内有阴雨天气。“天上天上钩钩云，地上雨淋淋钩钩云，地上雨淋淋”461.2 1.2 云的特征云的特征毛卷云毛卷云 Ci filCi fil 1.2 1.2 云的特征云的特征密卷云密卷云Ci dens1.2 1.2 云的特征云的特征伪卷云伪卷云 Ci not1.2

21、 1.2 云的特征云的特征钩卷云钩卷云 Ci unc1.2 1.2 云的特征云的特征2、卷层云、卷层云 Cs云体均匀成层，透明或呈乳白色，透过云层日月轮云体均匀成层，透明或呈乳白色，透过云层日月轮廓清晰，地物有影，常有晕的现象出现。廓清晰，地物有影，常有晕的现象出现。预示将有天气系统影响本站。有预示将有天气系统影响本站。有“日晕三更雨，月日晕三更雨，月晕午时风晕午时风”的说法。的说法。（1）薄幕卷层云）薄幕卷层云 Cs nebu云体很薄而又均匀，毛丝般的纤维结构不明显，有时误认云体很薄而又均匀，毛丝般的纤维结构不明显，有时误认为无云，一般从是否有晕来判断。为无云，一般从是否有晕来判断。（2）毛

22、卷层云）毛卷层云 Cs fil云体薄而不很均匀，毛丝般纤维结构较明显。有时很像大云体薄而不很均匀，毛丝般纤维结构较明显。有时很像大片薄的密卷云片薄的密卷云511.2 1.2 云的特征云的特征薄幕卷层云薄幕卷层云 Cs nebu1.2 1.2 云的特征云的特征1.2 云的特征云的特征3、卷积云、卷积云 Cc云块个体很小，呈白色细鳞片状，常成行、成群排列整齐云块个体很小，呈白色细鳞片状，常成行、成群排列整齐，很像微风吹拂水面而成的小波纹。，很像微风吹拂水面而成的小波纹。通常是由高空层结不稳定产生波动而形成的。如果天空以通常是由高空层结不稳定产生波动而形成的。如果天空以卷云为主，而又有卷云、卷层云，

23、并有发展趋势，一般卷云为主，而又有卷云、卷层云，并有发展趋势，一般预示将有天气系统影响测站，常有阴雨或大风天气来临预示将有天气系统影响测站，常有阴雨或大风天气来临谚语：谚语：“鱼鳞天，不雨也风颠鱼鳞天，不雨也风颠”53卷积云卷积云 Cc 1.2 1.2 云的特征云的特征1.2. 云的特征云的特征看云识天气看云识天气云的生成、外形、量的多少、分布及演变，不仅云的生成、外形、量的多少、分布及演变，不仅反映了当时大气的运动、稳定程度和水汽状况反映了当时大气的运动、稳定程度和水汽状况，而且也是预示未来天气变化的重要征兆之一，而且也是预示未来天气变化的重要征兆之一如：朝有城堡云，午后雨淋淋；天上钩钩云，

24、地上雨淋淋如：朝有城堡云，午后雨淋淋；天上钩钩云，地上雨淋淋 云与航空安全；云与航空安全； 云与人工影响天气（云与人工消雹；云与人工增雨）云与人工影响天气（云与人工消雹；云与人工增雨）55毛卷云 Ci fil “游丝天外飞，久晴便可期”卷层云Cs “日晕三更雨，月晕午时风” 卷积云Cc “鱼鳞天，不雨也风颠” 天上钩钩云，地上雨淋淋 堡状高积云 Ac cast “城堡云淋死人” 絮状高积云 Ac flo “朝有破絮云，午后雷雨属临” 雨层云Ns “天上灰布悬，雨丝定连绵” 高积云Ac “瓦块云，晒煞人”，“天上鲤鱼斑，晒谷不用翻”， 1.31.3 云的形成云的形成 云由小水滴、过冷水滴、冰晶或

25、它们的混合物小水滴、过冷水滴、冰晶或它们的混合物组组成的可见聚合体；有时也包含一些较大的雨滴成的可见聚合体；有时也包含一些较大的雨滴、冰粒和雪晶。其底部不接触地面、冰粒和雪晶。其底部不接触地面1. 云云1. 云云1. 云云 冰晶过程冰晶过程冷云(云体冷于0C)1.3 1.3 云的形成云的形成-10 C过冷水滴冰晶和过冷水滴冰晶水滴云滴（冰晶）是在云凝结核（冰核）的基础上通过水汽的聚集而形成的可见聚合体。因此没有云凝结核或冰核就不会有云滴或冰晶产生云凝结核云凝结核photos from Gunther Helas, MPICNatural biogenic aerosol particles W

26、herever you have trees or vegetation, these particles are there.P.S.: Are these particles spherical? Are they Sulfates? Soil Dust? Sea Salt?Fungal hyphaeFungal hyphae1.3 云的形成云的形成云形成的宏观基本过程：云形成的宏观基本过程： 空气中的水汽达到饱和或过饱和状态而发生凝空气中的水汽达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程。结的过程。空气中实际水汽压为空气中实际水汽压为e在一定温度下空气容纳水汽的最大量为在一定温度下空气容纳水汽的

27、最大量为饱和水汽饱和水汽压压es74一定温度下饱和水汽压的大小只受温度的影响，两者成正的指数关系，即温度越高，饱和水汽压数值越大，即空气容纳水汽的最大量越高，空气中实际的水汽压大到这个指标就越难，空气越不容易饱和，反之空气容易达到饱和。未饱和未饱和 ees（此时空气中多余的水汽就会以冰此时空气中多余的水汽就会以冰晶或者液滴的形式凝华或者凝结变成云滴或者晶或者液滴的形式凝华或者凝结变成云滴或者冰晶，构成云的初始单元）冰晶，构成云的初始单元）使空气中水汽达到饱和形成云的宏观途径有：使空气中水汽达到饱和形成云的宏观途径有：水汽含量不变，空气降温冷却（水汽含量不变，空气降温冷却（dT0)；既增加水汽含

28、量又降低温度。既增加水汽含量又降低温度。表面加热和自由对流 地形 空气辐合引起的大范围抬升 沿锋面的抬升 1.3 1.3 云的形成云的形成1.2 1.2 云的形成云的形成链接视频（大气现象-云的形成）2 降水现象降水现象云中液体、固体水凝物或二者的混合物向地面云中液体、固体水凝物或二者的混合物向地面降落并能够产生降水量的天气现象降落并能够产生降水量的天气现象 雪花雪花 冰雹冰雹812.1 雪花雪花82符号形成(视频)定义: 雪雪是降水形式的一种，是从云中降落的结晶状固 体冰，常以雪花的形式存在。 雪花:在云内由微小的冰晶互撞黏在一起后形成丰富多 样的形状。没有两个雪花是完全相同的，但雪花仍然谨

29、守着最初的冰晶基本的六角形对称标准结构。 冰雪晶的形状冰雪晶的形状2.2 降水现象降水现象2.2 冰雹冰雹 84符号定义:是一种固态降水物，系圆形或圆锥形的冰块，由透明层和不透明层相间组成；直径一般为 550毫米，大的亦可达到10厘米以上。形成(视频)2.2 降水现象降水现象2.2 降水现象降水现象2.2 降水现象降水现象2.2 降水现象降水现象NCAR NCAR scientist scientist Nancy Knight Nancy Knight Coffeyville, Coffeyville, Kansas, 1970.Kansas, 1970.The largest The la

30、rgest hailstone hailstone ever ever documented.documented.It weighs It weighs 0.75 0.75 kilogramskilograms, , and spans and spans 14.4 14.4 centimeterscentimeters. .2.2 降水现象降水现象The largest hailstone, 680gAurora, Nebraska, June 22, 2003.17.8cm diameter and a circumference of 18.75 inches http:/www.noaanews.noaa.gov/stories/s2008.htm2.2 降水现象降水现象冰雹切片冰雹切片2.2 2.2 降水现象降水现象2.2 降水现象降水现象2.2 降水现象降水现象