由大量細微的水滴或冰晶組成的、懸浮在大氣中的可見聚合體。它通常不接觸地面,接地時則稱為霧。由於大氣壓力隨高度的增加不斷降低,空氣上升時將膨脹而冷卻,飽和水汽壓也隨著降低,當空氣中水汽達到飽和並凝結成大量細微的水滴,飄浮在空中時,就形成雲。溫度低於0℃的雲,往往由小水滴(過冷水滴)和冰晶組成(見雲和降水微物理學)。

  雲的外觀千姿百態(見彩圖)其變化常反映大氣的結構和天氣的演變,如大氣鉛直溫度的情況,陰、晴、多雲和暴雨、冰雹雹、龍卷、臺風等天氣情況。來自雲層的降水,是維持生命所需的重要水源。雲的運動可表明氣流的移向和移速。雲層的覆蓋,影響著太陽對地面的輻射,從而影響著氣候和作物的生長(見大氣環流的能量平衡和轉換、溫室效應、農業氣象學)。雲和降水對太陽光的折射和散射,將形成暈、華、虹、霓、峨眉寶光等絢麗多彩的大氣光象。雲間有時還發生激烈的放電,出現閃電、雷擊等現象。人們往往依據雲的外觀及其光電現象等,來預報局部地區的天氣變化。

毛卷雲 雲絲近似平行排列,顏色潔白,呈絲條狀,雲條中部稍厚一些,但纖維結構清晰

鉤卷雲 雲絲平行排列,略帶鉤狀,毛絲般纖維結構明顯

密卷雲 雲體邊緣纖維狀結構明顯,但雲體厚薄不均,薄的部分呈白色,厚的部分有暗影

卷層雲 雲層較薄,但佈滿全天,看不出毛絲般的纖維結構,太陽位置明顯可見,並有半圓形暈圈

卷積雲 卷積雲由冰晶組成,雲塊較小,呈白色細鱗片狀,常成行成群排列

蔽光高積雲 佈滿全天,呈深灰色,雲塊大小不均勻,雲體較厚,看不見太陽

透光高積雲 波狀透光高積雲佈滿全天,雲條密集呈水波狀排列,從雲隙間可見藍天

透光高層雲 均勻成層的透光高層雲,呈暗灰色,隔著雲層太陽輪廓模糊

透光高積雲 輻輳狀透光高積雲,雲條比較密厚,雲隙明顯,可見藍天

蔽光高層雲 上部是蔽光高層雲,雲體較厚,均勻成幕,底部的條紋結構明顯可見,呈灰色,辨不清太陽位置,低於測站的為層積雲雲海,遠處有積雲

碎積雲 碎積雲形狀多變,邊緣破碎,輪廓很不完整,零散地分佈在天空

淡積雲 淡積雲個體不大,輪廓清晰,底部較平,略有暗影,頂部圓弧形凸起,分散在低空

濃積雲 濃積雲個體高大,垂直發展旺盛,雲底較平,呈暗灰色

懸球狀積雨雲 在積雨雲砧下形成,宛如懸球,大小不等

積雨雲 正在發展的積雨雲,雲體很大,底部正在降雨,其右邊有濃積雲發展

鬃積雨雲 雲頂已達到凍結高度以上,向水平方向伸展,呈鬃狀

蔽光層積雲 雲體密集而烏黑,幾乎佈滿全天,雲底波狀起伏,帶滾軸狀

雨層雲 佈滿全天,低而漫無定形,雲層很厚,呈暗灰色,當時正在下小雨

層積雲雲頂 層積雲雲塊比較均勻,雲頂基本在同一高度上

旗雲 珠穆朗瑪峰峰頂向東漂浮的白色雲帶,宛如旗狀,故稱旗雲

  早在19世紀初,英國L.霍華德依據各種雲的外觀,把雲分成不同類型。至今在氣象觀測中,還采用他提出的雲的名稱。至於雲的微觀本質,是在19世紀末,用顯微鏡觀察之後,才被確認。隨著科學技術的發展,人們用氣球和飛機等,進入雲中直接觀測其微觀結構,用雷達等觀測其宏觀演變,還用衛星雲圖瞭解全球范圍的雲系分佈和演變,由此對雲的認識,越來越全面和深入。

  雲的分類 在氣象觀測中,按雲的高度和外形,將雲分為高雲、中雲、低雲、直展雲四族和卷雲、卷積雲、卷層雲、高積雲、高層雲、層積雲、層雲、雨層雲、積雲、積雨雲十屬(見氣象要素)。在雲和降水物理學中,則按雲的物理特征進行分類:①按動力特征分類。因空氣對流而形成的鉛直發展的雲,稱為對流雲或積狀雲;大范圍空氣輻合而緩慢抬升時,形成一種水平延展且均勻成層的雲,稱為層狀雲(見雲動力學)。②按溫度特征分類。雲體的溫度都高於0°C的雲,稱為暖雲;雲體的溫度都低於0°C的雲,稱為冷雲。③按微結構分類。完全由水滴組成的雲,稱為水雲;完全由冰晶組成的雲,稱為冰雲;由水滴和冰晶共同組成的雲,稱為混合雲。

  雲的生成和宏觀特征 雲的產生和發展往往同天氣系統或特定的地形有關。伴隨各種天氣系統將出現相應的各種雲組成的體系,稱雲系。如鋒面雲系、臺風雲系等。

  層狀雲 在氣旋和鋒面等天氣系統中,空氣在大范圍內輻合,緩慢抬升,可生成大范圍的層狀雲系。如果水汽供應充分,則所生成的雲系深厚,在鉛直方向可出現雲層各厚達1~2公裡的多層次結構,自上而下依次為卷雲、卷層雲、高層雲、雨層雲或層積雲,再下面,尚可有因降水蒸發再凝結而生成碎雨雲。高層雲或層積雲中,有時可降零星的雨或雪;雨層雲則常產生持續性的降水。

  晴空夜晚,每當風速比較小時,近地面層的空氣,往往因輻射冷卻而降溫,加上湍流混合作用,可使低空幾百米厚的空氣中的水汽,達到飽和狀態而生成層雲或霧。

  對流雲 積雲和積雨雲,都出現在大氣不穩定的條件下(見大氣靜力穩定度)。低窪或向陽地方的濕空氣受太陽輻射加熱,將局地抬升,形成尺度在幾十米到幾百米之間的泡狀或柱狀的上升氣流。這種對流上升的濕熱空氣和周圍的幹冷空氣混合時,逐漸喪失上升的能力。但如果有足夠大的抬升力,並有合適的大氣溫度層結相配合,上升的氣流就能夠達到凝結高度,即空氣中水汽達到飽和並開始凝結的高度。這時因水汽凝結而釋放的潛熱,將供給雲體進一步上升的能量,使上升的雲體形成積雲。開始形成的積雲比較薄,稱為淡積雲。當大氣中有深厚的不穩定層結時,淡積雲將進一步向上發展,形成濃積雲。如果雲體達到0°C層以上,可因過冷水滴凍結;釋放潛熱,使雲體繼續發展,而形成龐大高聳的、頂部有冰晶絲縷結構的積雨雲。在強烈不穩定的天氣條件下(常有冷空氣活動相配合),積雨雲可進而發展成中尺度對流風暴,伴隨著大風、暴雨、雷暴、冰雹、龍卷等天氣。

  地形雲 當氣流受山地所阻,被迫抬升時,如果有充足的水分,就會膨脹冷卻,而在山的上空形成位置比較固定的地形雲。越過山巒的氣流,在山後可形成波動,它甚至可以擴展到高達十公裡左右的高空。如果濕空氣在波鋒處因抬升而膨脹冷卻,使水汽達到飽和狀態,就形成一種位置少變、走向順著地形的條帶狀的波狀雲。(見圖)大氣的波狀運動,也可出現在高空逆溫層或者強風速切變區,有時能夠生成卷積雲和高積雲。

  其他雲 除上述各主要雲型外,還有幾種特殊的雲,①貝母雲和夜光雲。它們都常見於高緯度地區。貝母雲又稱珠母雲,距地面20~30公裡,雲層有珍珠般的色澤。夜光雲距地面75~90公裡,出現在黃昏後的夜空,雲薄而有銀色光澤。②飛機尾跡。飛機在飛行中,其尾部有時拖出白煙狀的凝結物,稱為飛機尾跡。它是水汽在飛行軌跡上凝結而成的特殊雲。飛機排出的高溫廢氣中,含有大量的水汽,它們同冷空氣混合之後,溫度降低,水汽達到飽和狀態,就凝結成雲。飛機尾跡一般在氣溫低於-40°C而濕度較大的氣層中出現,寬度一般為幾十米,可以存在幾十分鐘,但當同時有卷雲存在時,可達數小時。③火山煙雲和放射性煙雲。火山爆發或核彈爆炸時,釋放大量的熱能,形成瞭高溫氣塊。它在迅速上升的過程中膨脹冷卻,使其中的水汽凝結成雲滴,同煙塵一起,形成火山煙雲或放射性煙雲。它們所及的高度往往達到對流層頂,有時甚至達到平流層。

各類雲的宏觀特征

  雲的微結構 雲中水滴(雲滴)的大小不同,其半徑為幾微米至100微米。單位體積中雲滴的數量隨雲滴大小的分佈,稱為雲滴譜。單位體積中雲滴的總數,稱為雲滴濃度,一般為101103個/厘米3。在大陸性氣團中,雲滴平均半徑小而濃度大;在海洋性氣團中,雲滴平均半徑大而濃度小。雲中還有半徑大於100微米的水滴,它們實際上是未降離雲體的雨滴。至於雲中的冰晶、雪晶及其他固態粒子的形態,因生長條件不同而異。雲中冰晶的濃度從每升不足一個至每升幾百個,變化范圍很大。

  單位體積的雲體中,水滴或冰晶所含的水量總和,稱為雲的含水量,一般為101100克/米3。含水量的大小因雲的類型、發展階段和在雲中所處的部位不同而有很大的差別。純冰晶雲的含水量可小於10-1克/米3,而積雨雲則可達100101克/米3

  

參考書目

 中央氣象局:《中國雲圖》,科學出版社,北京,1972。

 R.Scorer,Cloud of the World,Lothian Publ.,Mel-bourne,1972.

 F.H.Ludlam,R.S.Scorer,Cloud Study-a Picture Guide,John Murray,London,1957.