地面气象观测云能天.ppt

1,云的观测,2,1、概述,1.1、什么是云？ 云是悬浮在大气中的小水滴 或 冰晶微粒 或 二者混合的可见聚合物。 有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒。 底部不接触地面。（和雾的主要区别）,3,1.2、形成云的基本过程 云的形成过程就是空气中的水汽由各种原因达到过饱和而发生凝结或凝华的过程。 形成云的条件=凝结核+水汽过饱和 大气中一般不缺少凝结核，因此形成云的最关键问题：水汽过饱和 一般来说，空气中水汽达到过饱和的方式： （1）水汽含量不变，空气降温冷却 （2）空气温度不变，增加水汽含量,1、概述,4,对云的形成来说，降温冷却过程是其主要过程，靠增加水汽含量来形成云，机会极少。降温冷却过程的方式： （1）绝热上升冷却：上升运动 局地对流上升 大范围斜升 波动上升 （2）混合冷却 （3）辐射冷却,5,1、概述,1.3、为什么要观云？ 云的生成、外形特征、量的多少、分布及其演变，不仅反映了当时大气的运动、稳定程度和水汽状况等，而且也是预示未来天气变化的重要征兆之一。 正确观测、分析云的变化，是了解认识大气物理状况，掌握天气变化规律的一个重要因素。,6,1、概述,云的形成与演变和天气变化有着密切的联系： 大量的高云出现，常常与大范围的天气系统，如气旋、锋面活动，有密切联系。 夏季积云状高积云（堡状、絮状）的出现，也常是雷雨天气的前兆。 我国民间，很早就有许多有关云的天气谚语，作为观测云和预报天气的依据：,7,诗经小雅信南山中有“上天同云，雨雪” 唐代李肇国史补中，有“暴风之候，有炮车云” 唐代黄子发相雨书中，有“云若鱼鳞，次日风最大” 鱼鳞天，不雨也风颠（卷积云） 天上钩钩云，地上雨淋淋（钩卷云） 满天乱飞云，雨雪下不停（恶劣天气下的碎雨云） 馒头云，天气晴（淡积云） 火烧乌云盖，大雨来得快（积雨云） 炮台云，雨淋淋（堡状高积云） 棉花云，雨快临（絮状高积云） 天上灰布云，下雨定连绵（雨层云） 黑云黄云土红云，翻来覆去乱搅云，多有雹子灾严重,8,云的观测对航空也很重要： 如飞机确定飞行高度时要考虑云量、云高和云状。 在人工影响天气中，也要根据云的性质来决定所采取的方法。 如人工降雨或人工消雹。,9,1、概述,1.4、云的观测内容和要求 云的观测主要是： 判定云状 估计云量 测定云高 选定云码 要求： 云的观测应注意它的连续演变。 云的观测应尽量选择在能看到全部天空及地平线的开阔地点或平台上进行。 观测云时，如阳光较强，须戴黑色（或暗色）眼睛。,10,2、云状的判定,2.1 云状分类： 云状的分类方法：发生学分类、形态学分类 形态学分类：按云的外形特征、结构特点和云底高度将云分成四族十属，每属又分成若干亚属、种、类等（1957年以前国际通用）。我国现行地面气象观测规范参照此种分类，将云分为三族，十属，二十九类。 发生学分类：按云形成的物理过程以及相应具有的形态特征分为积状云、层状云、波状云三类。 积状云：积云、积雨云、卷云 层状云：卷层云、高层云、雨层云、层云 波状云：卷积云、高积云、层积云,11,2、云状的判定,12,2.2 积状云,低空积状云：积云Cu、积雨云Cb 高空积状云：卷云Ci 生成条件：生于不稳定的大气层结中，在热力或动力的作用下，抬升到凝结高度成云。 低空积状云的特征：有垂直的发展，分离散处、个体明显，云底高度1500m ，由水滴构成，发展旺盛时顶部有冰晶。 高空积状云的特征：生于5000米以上，由冰晶组成，由于高空风大，水汽少，冰晶在高空风的作用下，被吹分散开，呈丝缕状或云片、团簇。,13,2.2 积状云,2.2.1低空积状云-积云（Cu） 典型特征：水平的底边、圆弧形的顶端 垂直的发展 个体分明，分离散处 聚集态： 由水滴组成，但有时可伴有冰晶 形成及外形特征原因：它主要是由空气对流上升冷却使水汽发生凝结而形成的。 积云的外形特征与空气对流运动的特点紧密相联。一团空气上升，在开始时它的内部水汽含量和温度的水平分布基本上是均匀的，从而水汽产生凝结的高度是一致的，因此，一块积云具有水平的底部。由于在形成阶段，云内为上升气流且云顶中央上升气流最强，四周较弱，云外为下沉气流，造成积云具有圆拱形向上凸起的顶部以及明显的轮廓。,14,2.2.1低空积状云-积云（Cu）,积云主要出现在春末秋末，热的季节温度高，水汽充沛，大气层结不稳定，Cu一旦发展，可以很旺盛。Cu一般是由热力作用形成，日变化大，上午兴起午后旺盛傍晚消散。 积云通常在湿润地区和热带地区出现，但有时也会在干燥地区出现。除非积云变成积雨云，否则不会出现阵雨，尤为正午后形成的云堆和积雨云表示阵雨很可能出现。 由于对流运动的强度不同，所以对流云垂直发展的厚度也不同，一般积云可分为淡积云、浓积云(以及碎积云)，取决于对流高度和凝结高度的配置。,15,2.2.1低空积状云-积云（Cu）,淡 积 云(Cu hum) 生成条件：不稳定的大气层结 外形： 具备积云的特征 （水平底边、圆弧顶、 垂直发展、个体分明） 水平宽度垂直厚度 色泽： 呈白色，有时有淡影 日变化：日变化明显，上午兴起午后旺盛傍晚消散 降水： 不降水 聚集态：水滴或过冷水滴,16,左图：天气晴朗，午后淡积云分散在低空，个体较小，底部平整有阴影，云顶凸起，由于天气干燥，淡积云的边界非常清淅。,右图：淡积云个体较小，底部平整有阴影，云顶凸起，水平宽度大于垂直高度。因受高空风的影响，云体顶部呈右高左低状态，边缘被风吹碎。由于透视原因靠天边的淡积云密集成行。,17,左图：蓝色的天空, 漂浮着一朵朵白色的淡积云，个体较小，云底较平有阴影，云顶凸起，水平宽度大于垂直高度。,右图：发展中的淡积云，云底平整，略有淡影。上部几块云云顶呈圆弧形凸起。远处几块较扁平。,18,2.2.1低空积状云-积云（Cu）,碎 积 云（Fc） 生成条件：可以是刚刚形成的积云的雏形，也可以是淡积云被风吹散或Cu消散。 外形：破碎的不规则的积云块（片），个体不大，形状多变。,19,左图：夏季天气晴朗，暖湿空气受八达岭山地抬升的作用，凝结成大小不匀的碎积云，不断的由南向北飘移。云块较大的碎积云将逐渐发展成淡积云。,右图：图中的碎积云边缘破碎，零散的分布在低空，云体变化较快，正逐渐发展成淡积云。右侧山顶上空的初生淡积云，受山地气流影响底部略微向上倾斜。,20,右图：海面上形成众多淡积云和碎积云，淡积云个体较大，边缘有些零散，由于逆光淡积云云体呈暗灰色，碎积云个体很小，云体零散而形状多变，远处高空是匀卷层云。,左图：早晨在海面上产生了个体很小、轮廓也不完整、边缘破碎、云形多样的碎积云和初生的淡积云。由于逆光云体呈暗灰色。,21,2.2.1低空积状云-积云（Cu）,浓 积 云（Cu cong） 生成：空气对流运动旺盛时(垂直速度强盛时可达15-20ms)形成的积云，常由CUHUM发展而来 外形：顶部呈重叠的圆弧形凸起，很象花椰菜；垂直发展旺盛时，个体臃肿、高耸，在阳光下边缘白而明亮。垂直高度水平宽度 降水：有时可产生阵性降水。,22,外形产生原因：由于云内的升速大而不一致，形成水平梯度，从而产生强烈的涡旋，使云呈团状云泡升起，又由于云泡的此起彼落，一个云泡向上发展时，由于卷挟、蒸发或下沉气流等多种原因，升至一定程度就不能再升，浮力减弱了，甚至变为负值，于是产生云泡下塌等现象。这种下塌现象出现于云顶局部，并不影响下部的云泡继续上升，使能使新云泡在上升时偏向。在地面看云，就像花椰菜形状。,云幞：在浓积云迅速发展过程中，如其云顶上部有一层比较潮湿的空气层，受上升气流的影响，局部上抬，则若有水汽凝结，就可形成白色云纱般的云片，状如覆盖在浓积云顶的头巾或帽子，此种云称为云幞。,23,左图中的浓积云发展很旺盛，云体高大，云顶凸起，由于受气流影响顶部左侧倾斜伸展，云底平坦，呈暗灰色，云底中部有雨幡下垂。图中上部是分散的碎积云。,右图中的两块浓积云正在发展，云顶垂直向上伸展，云底平整，呈暗灰色。大块浓积云距测站较近，还有几块淡积云，左边一块浓积云距测站较远，云体边界好似相连，高空还有毛卷云。,24,上图：一块发展旺盛的浓积云，顶部的对流泡体正向上凸起，好似花椰菜的形状，云的底部较宽，云底部平整呈暗黑色，云体周围有另外一块浓积云，上部有几块碎积云。,下图中前排是三块浓积云，云体垂直高度大于水平宽度，云底较平整并有暗影。中间一块浓积云正在向上发展，另外两块浓积云云顶向左倾斜。前排后边还有几个浓积云正处于发展阶段，初看起来好似互相联接，高空有几条密卷云。,25,2.2.2低空积状云-积雨云（Cb）,当形成浓积云之后，若空气对流运动继续增强，云顶垂直向上发展更加旺盛， 达到冻结高度以上，原来浓积云的花椰菜状的云顶开始冰晶化，它的明显而清晰的边缘轮廓开始在某些地方变得模糊，此时就进入积雨云阶段。 云体浓厚庞大，垂直发展极盛，远看很象耸立的高山。云底阴暗混乱，起伏明显，有时呈悬球状结构。 云顶由冰晶组成，有白色毛丝般光泽的丝缕结构，常呈铁砧状或马鬃状。 积雨云常产生雷暴、阵雨（雪），或有雨（雪）幡下垂。有时产生飑或降冰雹。云底偶有龙卷产生。 积雨云分两种：秃积雨云和鬃积雨云。,26,2.2.2低空积状云-积雨云（Cb）,秃积雨云（Cb calv） 浓积云发展到鬃积雨云的 过渡阶段，花椰菜形的轮 廓渐渐变得模糊，顶部开 始冻结，形成白色毛丝般 的冰晶结构。为积雨云的初始阶段，云状特征除了 在云顶边缘的某些部位由于冰晶化而开始模糊，呈现丝缕结构之外，其它特征与浓积云相似，无明显差别。 秃积雨云存在的时间一般比较短,27,左图：个体高大的秃积雨云，顶部刚刚开始冻结，圆弧形重叠模糊，但尚未扩展开来，三分钟后开始出现砧状，底部较灰暗。前下方有几块淡积云，右侧为密卷云。,右图：秃积雨云云顶已经冰晶化，云顶两侧尖端向两边伸展，逐渐演变成砧状，云底部呈黑灰色，将出现降雨。,28,2.2.2低空积状云-积雨云（Cb）,鬃积雨云（Cb cap） 积雨云发展到成熟阶段 顶部特征：云顶呈白色，毛丝结构明显，常呈铁砧状 ； 中下部特征：云底常呈滚轴状，悬球状 底部特征：常有雨幡、碎雨云 伴见的天气现象：雷电、大风、冰雹、龙卷等,29,积雨云的形成：当形成浓积云之后，若空气对流运动继续增强，云顶垂直向上发展更加旺盛， 达到冻结高度以上，原来浓积云的花椰菜状的云顶开始冰晶化，它的明显而清晰的边缘轮廓开始在某些地方变得模糊，此时就进入积雨云阶段。 出现CBcap时对流发展极盛，云顶高度很高，有时可达到对流层顶。这时云顶受到高空稳定层的阻抑，不能继续向上发展，只能向四周扩展。扩展的冰晶云顶受到高空风的影响，使其在顺风方向 上扩展得很长，而在逆风方 向上扩展得很短，甚至扩展 不开（高空风特别大时）， 形成了铁砧状或马鬃状的 外形。,30,图中有两个浓积云发展很旺盛，云体随高空风从西北向东南方向移动，速度较慢，浓积云周围分散着淡积云。两个单体浓积云相距很近，但垂直发展速度很不一致，左边一块浓积云云顶向上伸展较快，右边一块浓积云云顶已向两侧扩展。,12时，左边这块云发展成完整砧状积雨云。右侧一块云体也亦有发展成砧状积雨云，它的右侧还有一块初生的淡积云，远方还有一块砧状积雨云。,12时30分两个单体积雨云均已发展到成熟阶段，鬃积雨云云顶都已成鬃状毛丝般结构，远看两个鬃状积雨云云顶部已互相连接起来，天空中还有分散的淡积云和碎积云。,31,左图：从西北方向移来的积雨云云底出现悬球状，并继续演变，5分钟后，有的发展成大小不同圆球状，但上部仍与云砧底相连接，悬球状云砧被夕阳映射呈黄红色。,右图：积雨云前部，云底很低，阴暗混乱，宛如海涛滚滚而来，几分钟后测站即开始降雨。,32,左图中积雨云从西向东移动，云体已移至山区，受地形影响云中上升、下沉气流非常强烈，云底阴暗混乱，宛如海涛滚滚，并伴有闪电、雷雨和大风。,右图：积雨云移过山区时，在迎面的山坡上降下了大量冰雹。图中深蓝灰色是积雨云底，山坡上白色是降下的冰雹，积雹厚度约1厘米。,33,左图中是积雨云云底降雨幡，它是雨滴在低空下降过程中形成的。由于低空非常干燥，很多雨滴下落中蒸发了，所以雨幡未能及地，云底呈黑灰色，雨幡由于逆光拍摄而呈黄灰色。,右图：在测站的西边，积雨云发展很旺盛，云顶部已冰晶化，并演变成鬃状，由于云体遮住太阳呈暗黑色，逐渐向测站移来，鬃状云顶已移到测站上空。,34,2.2.3 高空积状云卷云（Ci）,共同特征：生成在5-12km的高空，温度低、水汽少，云体由细小的冰晶组成；云体稀疏、较薄、呈白色，有光泽，可伴见不完整的晕。（晕：环绕日月之外的视半径为22度或46度的光圈，内红外紫。 外形：呈丝条状、羽毛状、马尾状、钩状、团簇状、片状、砧状等。 排列：分离散处，很不规则 色泽：云体通常白色无暗影，日出之前，日落以后，在阳光的照射下，卷云常呈鲜明的黄色或橙色。 形成原因：主要是高空对流和扰动作用而成 我国北方地区和西部高原地区，冬季卷云有时会下微量零星的雪。 卷云可从卷层云演变而来，有的是积雨云顶部残留下来的。,35,2.2.3 高空积状云卷云（Ci）,毛 卷 云（Ci fil） 纤细分散的云，呈丝条、羽毛、马尾状。 有时即使聚合成较长并具一定宽度的丝条，但整个丝条中的丝缕结构和柔丝般的光泽仍十分明显。细丝状的Cifil常是高速下坠的冰晶。,36,左图：白色明亮的云片，带有卷曲和平直的丝缕结构是毛卷云，分布在蓝蓝的天空。,右图：毛卷云分散在高空，由于高空风速较大，致使毛卷云丝缕般结构明显，天边处还有几片密云。,37,右图：毛卷云排列成行，形如羽毛，边缘毛丝般纤维结构明显，颜色洁白。低空有零散的淡积云。,左图：是毛卷云，云丝近似平行排列，颜色洁白，呈丝条状。云片中部较厚，但其边缘毛丝般纤维结构十分清晰，地面树枝上有雾松。,38,2.2.3 高空积状云卷云（Ci）,密 卷 云（Ci dens） 较厚的、成片的卷云，中部有时有暗影，但边缘部分卷云的特征仍很明显。 排列乱，外形团簇状 当高空气层相当潮湿，扰动和对流作用很强时，形成的卷云就较厚，常融合成片。,39,上图密卷云排列成行，分布在高空，云块厚密，颜色洁白，边缘毛丝般纤维清晰可见，天边有大片密卷云。,下图密卷云边缘毛丝般结构清晰，上部云块较大，下边云较小，云块厚密很不均匀，零散的分布在天空。,40,右图：布达拉宫北部上空是片状密卷云，边缘比较零散，呈白色。密卷云有雪幡成条状下垂。由于受沿山坡抬升的上升的影响未能继续下拽，形似卷发。,左图：早晨密卷云分散在东方，云块大小很不均匀，日出时被映照成红色，厚的云块成暗灰色。,41,2.2.3 高空积状云卷云（Ci）,伪 卷 云（Ci not） 由鬃积雨云顶部脱离母体而成。 云体较大而厚密，有时似砧状。 Cinot的出现，标志着大气由不稳定转向稳定。 判定该云状时，一般根据连续观测，确定其是从Cb云母体脱离而来，则记Cinot；若对此有怀疑，则不记Cinot，而记Cidens。,42,右图：积雨云的砧状云顶逐渐脱离主体，演变成伪卷云。伪卷云仍保持砧状，随高空风向向左侧伸展，边缘毛丝般纤维结构比较明显，它的周围分散着密卷云，低空有淡积云。,左图中是逐渐脱离积雨云主体的砧状伪卷云，呈灰白色，随着高空风向由西北向东南方向移动。,43,2.2.3 高空积状云卷云（Ci）,钩 卷 云（Ci unc） 形状好象逗点符号，云丝向上的一头有小簇或小钩。 成因：钩状是风速的垂直切变所造成的特殊形态。当风速随高度递增时，冰晶云的下垂部分，逾向下就逾落后于上方，又因下垂冰晶的不断蒸发消失，致使形成较长的倾斜拖尾。,44,上图中白色呈钩状的是钩卷云。它是密卷云中形成较大的冰晶从云中降落形成雪幡，由于高空风切变，即上层风速大，下层风速小，使雪幡拖长而形成钩状云。,下图：夕阳西下，映射着高空的钩卷云，呈金黄色，分布在天空。图中间的几片密卷云，将逐渐演变成钩卷。,45,右图：钩卷云的丝缕结构的云丝，从小块云中下垂，随然伴随着高空风沿水平方向延伸成钩状。钩卷云的下部还有密卷云。,左图：钩卷云云丝纤细而洁白，平行排列。由于高空风的切变作用，云丝形成钩状。,46,2.3 层状云,外形：均匀幕状的云幕。 成因：系统性垂直运动（锋面作用Cs、As、Ns）、乱流混合作用（St） 系统性垂直运动形成的层状云： 常出现在锋面上，其水平范围可达数百公里，甚至数千公里；云系的底部同倾斜的冷暖 空气交界面大体一致， 顶部近乎水平；在云系 的不同部位，云层的厚 度和高度有很大差异， 因而云的外形也有很大 差别。,暖锋云系,47,乱流混合形成的层状云： 当气层稳定事，乱流作用使热量下传，水汽上传，在混合层顶附近会形成逆温层，水汽在逆温层下积聚，当温度降到一定程度，就凝结成了云（St）。 St形成于底层大气中，水平尺度100-1000km，=垂直厚度有1km，距地高度几十到几百米，维持时间短，日变化明显。,48,2.3.1 层状云卷层云（Cs）,生成于5000m以上高空，云体由冰晶组成。 白色透明的云幕，日、月透过云幕时轮廓分明，地物有影，常有晕环。 有时云的组织薄得几乎看不出来，只使天空呈乳白色；有时丝缕结构隐约可辨，好象乱丝一般。 我国北方和西部高原地区，冬季卷层云可以有少量降雪。 厚的卷层云易与薄的高层云相混。 如日月轮廓分明，地物有影或有晕，或有丝缕结构为卷层云； 如只辨日月位置，地物无影也无晕，为高层云。,49,2.3.1 层状云卷层云（Cs）,毛卷层云（Cs fil） 白色毛丝结构明显，云体厚薄不很均匀的卷层云 往往是由Cifil融合成层而来，可伴见不完整的晕。,50,右图：毛卷层云布满全天，云层厚度很不均匀，厚的部位呈深灰色，薄的云层呈白色，透过薄的云层可见太阳。图中长条形是高积云呈暗灰色，接近海面上空分布着多块淡积云和碎积云。,左图：毛卷层云系统移至测站上空，云层较薄的地方可见太阳，云层较厚的部位呈灰色。图中下部有几块碎积云。,51,2.3.1 层状云卷层云（Cs）,薄幕卷层云（Cs nebu） 均匀的云幕，有时薄得几乎看不见，只因有晕，才证明其存在； 云幕较厚时，也看不出什么明显的结构，只是日月轮廓仍清楚可见，地物有影、有晕。,52,上图：匀卷层云由西北方向系统移入测站，逐渐布满全天，云层很薄，均匀成层。由于云层中冰晶粒子对日光的折射和反射作用，已有完整明显的22晕圈出现，色带排列内红外紫，下午卷层云逐渐消散。,下图：匀卷层云很薄，分布在天空，太阳光透过云层形成22圈，图中是晕圈的一部分呈弧状。在低空还有匀卷层云中冰晶对太阳光折射和反射成弧状晕的一部分。,53,2.3.2 层状云高层云（As）,带有条纹或纤缕结构的云幕，有时较均匀，颜色灰白或灰色，有时微带蓝色。 云底距地高度2000-3000米；聚集态为冰水混合。 薄的As隔日月如隔毛玻璃，厚的As不见日月轮廓，底部较阴暗；薄的As一般不降水，厚的As能降水。 薄的As很像厚的Cs，但As无晕，无影。 高层云常由卷层云变厚或雨层云变薄而成。有时也可由蔽光高积云演变而成。在我国南方有时积雨云上部或中部延展，也能形成高层云，不过持续时间不长。,54,2.3.2 层状云高层云（As）,透光高层云（As tra） 较薄而均匀的云层，呈灰白色。 透过云层，日月轮廓模糊，好象隔了一层毛玻璃，地面物体没有影子。 判定要点：无晕、无影，云底无明显的起伏，不降水，隔日月如隔毛玻璃。,55,图中浅灰色云幕是透光高层云。云层较薄，厚度比较均匀，已布满全天。透过云层看到太阳轮廓模糊，好像隔了一层毛玻璃。,图中透光高层云布满全天，云层呈灰白色，均匀成云幕，阳光透过云层，太阳位置可辨，但其轮廓不太清楚。,56,2.3.2 层状云高层云（As）,蔽光高层云（As op） 云层较厚，且厚度变化较大。呈灰色，有时微带兰色。 厚的部分隔着云层看不见日月；薄的部分比较明亮一些，还可以看出纤缕结构。 常有降水，云底常有雨幡或雪幡出现。,57,布满全天的蔽光高层云，云体较厚，均匀成幕，呈灰色，辨不清太阳位置。在高层云下面有几块暗灰色的碎积云。,布满全天的蔽光高层云，云层较厚，均匀成云幕，呈灰色，太阳被高层云遮盖，辨不清太阳位置。在高层云下面有几块暗灰色的高积云。在地面远处有薄层轻雾。,58,2.3.3 层状云雨层云（Ns）,云厚而均匀的降水云层，完全遮蔽日月，呈暗灰色，布满全天，常有连续性降水。 如因降水不及地在云底形成雨（雪）幡时，云底显得混乱，没有明确的界限。 雨层云多数由高层云变成，有时也可能直接由蔽光高积云、蔽光层积云演变而成。 判定要点：一乱二厚三幡四降水,59,2.3.3 层状云雨层云（Ns）,碎 雨 云 Fn 低而破碎的云，灰色或暗灰色。不断滋生，形状多变，移动快。 最初是各自孤离的，后来可渐并合。 常出现在降水时或降水前后的降水云层之下。云高一般300米左右。,60,上图：雨层云云层很厚，呈深灰色，布满全天，云底较阴暗，接近山峰明亮的地方正在降雨。,下图：在干巴拉山（海拔4500米）雨层云正在降雪。山上气温很低，但在公路上气温略高，所以雪花落地后即融化。,61,右图中雨层云布满全天呈暗灰色，云层很厚云底很低，由东南向西北方向移动，虹螺山顶已被雨层云遮住，山上已出现降雨。,草原上雨层云布满全天，云层很厚，呈暗灰色，云底很低，呈波状起伏不平，远方正在下雨。,62,2.3.4 层状云层云（St）,云底低而均匀的云层，象雾，但不接地，呈灰色或灰白色。不见条状、块状和幡，厚的St不见日月轮廓，薄的St隔日月看，如天空悬挂一白玉盘。 St可降毛毛雨、米雪；云高只有几十到几百米，St的底，高大建筑物可被遮蔽。 判定要点：一低二匀三像四不见 层云除直接生成外，也可由雾层缓慢抬升或由层积云演变而来。,63,2.3.4 层状云层云（St）,成因： 辐射混合冷却：低层大气水汽比较充沛，暖的下垫面受冷空气入侵 辐射冷却（晴朗微风、春季） 雾的抬升：雾在较均一的下垫面上整体抬升，底部乱流涡动较强 地形作用：潮湿气团在均一的下垫面上整体抬升,64,2.3.4 层状云层云（St）,碎 层 云（Fs） 不规则的松散碎片，形状多变，呈灰色或灰白色。 由层云分裂或由雾抬升而成。 山地的碎层云早晚也可直接生成。,65,层云云底很低，呈灰色。它是海面形成的浓雾抬升而形成的。正由南向北移动，海岸北边的山顶已被层云云底遮盖。,下图中的层云是海面上大雾飘移到陆地时抬升而形成的。云体均匀成层，呈灰色，云底很低，高楼被云层掩盖。,66,2.4 波状云,外形：呈波浪起伏状，也呈辐辏状、片状，排列较整齐。 成因：由逆温层上下有风的切边（或密度不连续层）形成的波动造成的； 地形作用而形成的波动造成的,空气沿波峰上升冷却凝结成云，沿波谷则因下沉增温无云形成，或云滴蒸发而云变薄， 形成波状排列的云条或云层。,67,2.4.1 波状云卷积云（Cc）,似鳞片或球状细小云块组成的云片或云层，常排列成行或成群，很象轻风吹过水面所引起的小波纹。视宽角小于1度。 白色无暗影，有柔丝般光泽。 出现在5000m以上高空，由冰晶组成。 卷积云可由卷云、卷层云蜕变而成。有时，高积云也可演变为卷积云。 真正的卷积云不常见。整层高积云的边缘，有时有小的高积云块，形态和卷积云颇相似，但不要误认为卷积云。,68,2.4 .1 波状云卷积云（Cc）,Cc是一种过渡性云，维持时间短，大多是由Ci、Cs脱变而来，是一种云消过程。 只有符合下列条件中的一个或一个以上的，才能算做卷积云： 和卷云或卷层云之间，有明显的联系。 从卷云或卷层云蜕变而成。 确有卷云的柔丝光泽和丝缕状特点。,69,右图：测站正西方出现卷积云，它是由密卷云逐渐演变而成的。卷积云个体明显呈波纹状排列，右侧上角还有片状密卷云。,左图：卷积云系统地移至测站上空，云块密集排列，由于云块较厚，多为暗灰色，薄的云块部位可见太阳位置，右侧云块较厚呈暗灰色，并与卷云相连。,70,2.4 .2 波状云高积云（Ac）,高积云的云块较小，轮廓分明，常呈扁园形、瓦块状、鱼鳞片，或是水波状的密集云条。成群、成行、成波状排列。 大多数云块的视宽度角在1-5度。高度2500-6000米，可以更高也可更低。有时可出现在两个或几个高度上。 薄的云块呈白色，厚的云块呈暗灰色。 在薄的高积云上，常有环绕日月的虹彩，或颜色为外红内兰的华环。 高层云、层积云、卷积云都可与高积云相互演变。,71,2.4 .2 波状云高积云（Ac）,透光高积云（Ac tra） 云块的颜色从洁白到深灰都有，厚度变化也大，就是同一云层，各部分也可能有些差别。 云层中个体明显，一般排列相当规则，但是各部分透明度是不同的。 云缝中可见青天；即使没有云缝，云层薄的部分，也比较明亮。,72,右图中透光高积云呈波状排列，薄的云块呈白色，透过云隙可见蓝天，厚的云块呈灰色。图中下部高积云云层遮住了太阳呈暗灰色，远方天边是密卷云。,左图中透光高积云上部云块大小不匀，分布在高空，云块之间有空隙可见天空，云层下部较厚呈暗灰色，远处天边高积云厚密呈长条形。,73,右图：透光高积云呈波状出现在东方，云隙间可见蓝天，在太阳即将升起的地方山峰上部显得明亮。,左图中透光高积云呈四个条状向测站伸展，云块厚薄不均匀，中间两条比较厚密，云隙明显，可见蓝天，右侧云块大小不同，分散在天空。,74,2.4 .2 波状云高积云（Ac）,蔽光高积云（Ac op） 连续的高积云，至少大部分云层都没有什么间隙，云块深暗而不规则。 因为云层的厚度厚，个体密集，几乎完全不透光，但是云底云块个体依然可以分辨得出。 Acop可降间隙性小雨，不降水云底也可有雨幡。,75,右图中蔽光高积云，云条密集，排列起伏不平，呈灰色和深灰色。,左图中蔽光高积云布满全天，云体之间没有云缝，呈波状，云体有明有暗，不见日、月位置。,76,2.4 .2 波状云高积云（Ac）,荚状高积云（Ac lent） 高积云块分散成若干片，成椭圆形或豆荚状，轮廓分明，云块不断地变化着。 生成于上升与下沉气流的交汇处，上升成云，下降云消；常生成于山地或冷锋前后。,77,右图中三条荚状高积云分布在不同高度上重叠排列着，每条都是两头尖，中间较厚，呈白色，下边一条荚状云云底呈暗灰色。,左图中5个形如豆荚的荚状高积云垂直排列在空中，云体上边的较长，下边的较短，云体呈白色，最下边的云底呈暗灰色，这种云的出现将预示晴天。,78,2.4 .2 波状云高积云（Ac）,积云性高积云（Ac cug） 这种高积云由积雨云、浓积云延展而成。浓积云发展过程中遇到稳定层，云顶沿逆温层水平扩展，底部逐渐消失而形成；也可由积雨云崩解时，中部云体分裂演变而成。 在初生成的阶段，类似蔽光高积云。,79,右图中积云性高积云分布在天空，云底较平呈灰色，顶部仍向上凸起，云体好似积云，呈白色，排列很不整齐，透过去隙可见蓝天。,左图为积云性高积云，云块大小很不一致，排列也不整齐，右侧云块积云特征很明显，呈灰白色，左侧下层为碎积云。,80,2.4 .2 波状云高积云（Ac）,5. 堡状高积云（Ac cast） 垂直发展的积云形的云块，远看并列在一线上，有一共同的水平的底边，顶部凸起明显，好城堡。 云块比堡状层积云小。 这是空气的对流运动和稳定层相互作用的结果。,81,右图中是两层高积云，上层高积云分布较高，下层堡状高积云云底较平，云顶向上凸起几个云泡，呈堡垒状。这种云的出现，预示将有雷阵雨天气。,左图测站的西北方向出现一长条堡状高积云。这条云中间部分堡状云泡向上凸起非常明显。接近地平线部分仍是高积云。,82,2.4 .2 波状云高积云（Ac）,6. 絮状高积云（Ac flo） 类似小块积云的团簇，没有底边，个体破碎如棉絮团，多呈白色。 其成因类同堡状云，但乱流更强更普遍。,83,右图中的絮状高积云云块大小很不均匀，边缘破碎，排列不齐，呈白色，分布在天空。,左图中絮状高积云云块大小不同。边缘破碎，很像棉絮团，呈白色，排列也不整齐，分散在高空。,84,2.4 .3 波状云层积云（Sc）,团块、薄片或条形云组成的云群或云层，常成行、成群或波状排列。 云块个体都相当大，其视宽度角多数大于5度（相当于一臂距离处三指的视宽度）。 云层有时满布全天，有时分布稀疏，常呈灰色、灰白色，常有若干部分比较阴暗。 层积云有时可降雨、雪，但微弱。 层积云除直接生成外，也可由高积云、层云、雨层云演变而来，或由积云、积雨云扩展或平衍而成。,85,2.4 .3 波状云层积云（Sc）,透光层积云(Sc tra) 云层厚度变化很大，云块之间有明显的缝隙； 即使无缝隙，大部分云块边缘也比较明亮。,86,右图中是透光层积云，云块呈灰色，形状不很规则，云块间的缝隙明显呈白色，阳光透过去隙照射到草原上。,左图透光层积云长条形分布在低空，因逆光云条呈暗灰色，透光层积云平行排列，云条之间有缝隙。图中部上部白色云块是高积云，阳光映射着大片高积云，在上部蓝天处出现了霞光。,87,2.4 .3 波状云层积云（Sc）,蔽光层积云(Sc op） 阴暗的大条形云轴或团块组成的连续云层，无缝隙，云层底部有明显的起伏。 有时不一定满布全天。 可降间隙性雨雪。,88,右图蔽光层积云布满全天，呈灰白色。由于云层厚度不均，有深灰浅白之分。远处云底呈暗灰色，已遮盖了山顶。,左图中的蔽光层积云布满全天，云层很低，远处山顶已被云底遮盖，云层较厚呈暗灰色。,89,2.4 .3 波状云层积云（Sc）,积云性层积云（Sc cug） 由积云、积雨云因上面有稳定气层向下扩展或云顶下塌平衍而成的层积云。也可由傍晚地面四散的受热空气上升，直接凝结而成。 多呈灰色条状，顶部常有积云特征,90,右图：由积云平衍，扩展而形成的积云性层积云，云体多呈长条形，而中间向上凸起仍保持积云的特征，由于旭日东升，云体被朝阳映照呈黑灰色，并出现光茫四射的霞光，高空还分散着小块高积云。,左图：夕阳西下映射着天空中的层积云和高积云。中间还有凸起具有积云的特征，呈黄红色。图中低空长条形是层积云，它是由积云衰退而形成的。高空分布着云块大小不同的高积云，它的云体也逐渐减弱，边缘有些零散，云底还有幡状。,91,2.4 .3 波状云层积云（Sc）,堡状层积云（Sc cast） 垂直发展的积云形的云块，并列在一线上，有一个共同的底边，顶部凸起明显，远处看去好象城堡。 成因及特征均同Accast，只是高度较低。,92,右图：永兴岛海面上空分布着云条细长、底部水平，顶部有数个凸起，远看好似城堡的堡状层积云。高空分布着块状高积云和密卷云。,左图：堡状层积云成条状，暗灰色，云底较平云条上有多个凸起，呈白色，好似城堡，分布在低空。高空有零散的高积云，呈白色，密卷云呈深灰色、散片，分布在高积云的上空。,93,2.4 .3 波状云层积云（Sc）,荚状层积云（Sc lent） 中间厚、边缘薄，形似豆荚、梭子状的云条。个体分明，分离散处。,94,右图中是蔽光层积云移到虹螺山顶时形成的荚状云。由于地形产生驻波的影响，出现了五层重叠起来的荚状云。云顶上部是蔽光层积云。,左图中为荚状层积云。在山区由于谷地积聚充沛的水汽，受地形的抬升作用，而大气还没有得到充分的增温时，常常在山脊上空形成荚状云。当大气中气温不断升高时，荚状云就会逐渐消失。所以这种云多产生在晴天的早晨。,95,云状特征比较表,96,2.5 观测和记录,1、云状观测要注意它的连续演变，并根据“云状特点”的规定，参照“云图”图像和附表-2 “各属云常见云底高度范围表”，从外形特征、结构、色泽、排列、高度以及伴见的天气现象着眼，通过认真细致的分析，判断云状。,97,2.5 观测和记录,2、前面各种云状特征的描述，主要是从白天和天空当时无其它伴见云层的前提下叙述的。因此，夜晚或有两种以上云层并存时，云的颜色、明亮度，以及伴有的降水现象（可能是上层云所降）等会有所不同，观测判断时一定要结合当时的实际情况运用前述的特征描述，不能硬套。,98,2.5 观测和记录,3、云状按“云状分类表”中二十九类云的简写字母记入观测薄。 4、云量多的云状记在前面；量相同时，记录的先后次序自定。 5、无云时，云状栏空白。,99,3、云量的估计,云量是指云遮蔽天空视野的成数。 全凭目测云块占据天空的面积来估计。因为是目测，当然并不十分准确，但也没有更好的办法，全世界的气象站至今还是用这种目测方法估计云量。 估计云量的地点必须能见全部天空 当天空部分地为障碍物如山、房屋等遮蔽时，云量应从未被遮蔽的天空部分中估计； 如果一部分天空为降水所遮蔽，这部分天空应作为被产生降水的云所遮蔽来看待。,100,3、云量的估计,云量观测包括 总云量 低云量 总云量：指观测时天空被所有的云遮蔽的总成数。 低云量：指天空被低云所遮蔽的成数。 均记整数。,101,3.1 总云量的观测,通常将整个天空划分为10等份： 碧空无云或被云遮蔽不到0.5份时，云量为“0”； 云遮盖天空一半时，云量为“5”。 云量多时，应估计露出的青天，再推算出云量。 云量少时，则直接估计云所遮蔽天空的份数，如云块占全部天空的110时，云量为“1”；云块占天空210时，云量为“2”，余类推。 总云量记入观测薄相应栏内，并作日合计、日平均。,102,3.2 总云量的应用,天气预报广播中的晴、少云、多云和阴，就是根据云量的多少划分的。 天空无云，或者虽有零星云层，但云量不到2成时称为晴； 低云量在8成以上称为阴； 中、低云的云量为1-3，高云的云量为4-5时，称为少云； 中、低云的云量为4-7，高云的云量为6-10时，称为多云。 一般说来，当天空被云掩蔽，颜色发白，地上东西显得明亮时，这种云较高。相反，云色呈灰或灰黑色，显得阴沉，这种云则较低。移动慢的云较高，移动快的云较低。,103,3.3 低云量的观测,观测低云量的方法与总云量相同。,104,4、云高的测定,云高：指云底距测站地面的垂直距离。 有条件的台站云高应尽量实测；无实测条件时，只在发报观测时间进行估测。 云高以米为单位记入观测薄相应栏中，并在云高数值前加记云状。 云状只记十个云属和 Fc（碎积云）、Fs（碎层云）、Fn（碎雨云）三个云类。 实测云高在数值右上角记“S”，估测云高不记任何符号。,105,4.1 实测云高,通常用目力估计，也可用气球、云幕灯，激光测云仪测定。,106,4.1 实测云高,云幕球测定云高 用已知升速的氢气球，观测其进入云底的时间，乘以气球升速求得： 云底高度 = 气球升速 分钟数+秒数/60）,107,4.1 实测云高,420型云幕灯测云高 是一种夜间实测云高的仪器。 由光源、反光装置和支架保护装置三部分组成。 观测时，利用云幕灯灯光垂直照射云底，形成一个明显的光点，在距云幕灯已知水平距离 L 的观测点，用仰角器瞄准光点，测得仰角值为 ，根据直角三角形的原理，用如下公式求算出云高 H 为：,108,4.1 实测云高,H = L tg 安装 云幕灯应固定安装在距观测点300米或500米处。 大反光镜镜面边沿应当水平，其中心点与小反光镜中心点垂直，底部支柱垂直固定在地上，以使光柱垂直于地面。 电源开关安在观测点上，以便于观测。,109,4.1 实测云高,观测 打开电源开关，在观测点用仰角器测定云底光点的仰角值（精确到1度），连续观测三次，求其平均值，只取整数，小数四舍五入。 如果在不同高度出现几个光点时，应视机分别测定各光点的仰角值，以求出各层云的高度。 当云滴密度较小，特别是云层很低时，灯光射入云内会形成光柱而不是光点，这时应以光柱底部为准，测定其仰角。 仰角测定后立即关闭电源开关。,110,4.1 实测云高,根据平均仰角值和云幕灯距观测点的水平距离，用计算公式或从气象常用表（第二号）第五表中查得云高值。 维护 反光镜要保持洁净明亮。 反光镜、灯泡和玻璃盖每年应用酒精洗刷两、三次。 经常用洁净柔软的干布擦拭玻璃盖面。 每次观测应尽量缩短开灯时间。 一般不得超过两分钟，以延长灯泡使用期限，避免灯泡所发的热伤及反射镜。,111,4.2 估测云高,用目力估计、经验公式计算或利用已知目标物高度估测等方法估测云高。 目测云高 根据云状来估测云高 正确判定云状，根据云体结构，云块大小、亮度、颜色、移动速度等情况，结合本地常见云高范围进行估计。 根据观测经验 经常对比目测云高与实测云高，总结和积累经验，提高目测水平。,112,各属云常见云底高度范围表,113,4.2 估测云高,利用已知目标物高度估测云高 当测站附近有山、高的建筑物、塔架等高大目标物时，可以利用这些物体的高度估测云高。 首先应了解或测定目标物顶部和其它明显部位的高度，当云底接触目标物或遮掩其某一部分时，可根据已知高度估测云高。 利用目标物高度估测云高时，必须注意目标物距观测点的远近，能见度的好坏。防止因视差而影响估测云高的结果。,114,4.2 估测云高,用经验公式计算云高 积云、积雨云云高 H，可以利用下列公式估算： t - td H = 124 ( t - td ) 米 d - s t 为气温， td 为露点温度 d 为干空气的绝热直减率，近似于 0.98 /100米 s 为露点温度在干绝热阶段的直减率，近似于 0.17 /100米。,115,5、云的观测自动化,技术：可见光波段全天空拍照与红外波段全天空扫描相结合； 方法：利用图像识别、云检测、同名点定位等算法计算； 产品：云高 云量,地基红外测云仪（解放军理工大学）,双成像测云仪（探测中心）,红外全天空成像仪 （中科院大气所）,116,116,云自动化观测工作进展,117,目前云自动化观测已经可以高时空分辨率的获取云量、云高、云状资料，与现有业务中人工观测相比，可以较大程度提高观测精度，可以基本满足现有业务需求。,117,其中云状还不能实现“10属29种”的识别，仅能分类出“三族”。,118,6、夜间及特殊情况下云的观测和记录,（1）夜间云的观测和记录 傍晚时，应注意云的状况和演变趋势，为夜间观测打下基础。 观测前应先到黑暗处停留一段时间，待眼睛适应后环境后再进行观测。 观测时，可根据视觉，结合星光的疏密、清晰程度，以及伴见的天气现象和实测云高，参照傍晚时云的状况判别云状，估计云量。 纪录方法与白天相同。,119,（2）天空状态不明时云状、云量的纪录 因雪暴、雾使天空的云量、云状无法辨明时，总、低云量记10，云状栏记该现象符号。因吹雪、雾、轻雾使天空的云量、云状不能完全辨明时，总、低云量记10，云状栏记该现象符号和可见的云状。虽有吹雪、雾、轻雾现象，但天空的云量、云状可完全辨明时，则按正常情况记录。 因烟幕、霾、浮尘、沙尘暴、扬沙等视程障碍现象使天空云量、云状全部或部分不明时，总、低云量记“”，云状栏记该现象符号或同时记录可辨明部分的云状；若透过这些天气现象能完全辨明云量、云状时，则按正常情况记录。,120,几种特殊情况下云量、云状的记法举例,121,（3）山地台站的观测和记录 当云底高于测站时，观测记录方法与其他台站同 观测时遇有云顶低于测站的云，应在观测薄纪要栏中尽可能纪录其云状、云量及利用已知高度的物体确定其云顶距离测站水平线下的高度。此时应对这些云的上部表面加以简单描述。 观测时遇有云底低于测站，而云顶高于测站的云，应在观测薄纪要栏纪录其云状、云量，云底高度记 0。 云笼罩测站时，按雾记，若云雾移出测站时，应按云纪录。,122,7、云码简介,云的演变与天气变化有着密切的联系。为了迅速而又简明的报告测站云况，除了观测云状、云量、云高外，还应确定云的电码，以供编报使用。 气象报告中采用CL、CM、CH三类云码，每类云码包括十一个云码，不同的云天形式对应不同的云码，云码所表示的某一高度气层内整个云天的状态，用来反映当时大气的运动状况和发展趋势。一个云码可以表示一种云，也可以同时表示几种云。,123,天气报中的8NhCLCMCH组的编码 编报中应注意的原则规定 （1）只要观测时观测到天空有云，就必须编报本组。 （2）同3.5.3中的编报规定。 （3）编报CL时，如果同时存在两种或两种以上CL云，一般应选报量最多的那种云；但如有对天气或云天演变有指示性的云存在时，不管其云量多少，应优先选报该云状。这一原则规定，同样适用于CM和CH的编报。 8指示码，表示其后为云的资料。 NhCL云的总量；没有CL云时，报CM云总量。 注：在电码编报中，从云所反映的天气意义考虑，将低云族中的雨层云和堡状、荚状层积云均作为CM云；另外，没有CL云时，Nh编报CM云的云量。因此，Nh所编报的云量与地面气象观测记录中的“低云量”有时是不一致的。,124,6、云码简介,CL电码口诀：淡浓秃积普、好坏异鬃无,125,6、云码简介,CM云码口诀：透蔽稳变系、积双絮乱无,126,6、云码简介,CH云码口诀：毛密伪钩低、高满亏积无,127,云码编报举例1,128,云码编报举例2,129,本章重点：,云的定义，云的观测内容 云的分类方法，29类云的简写符号 云的记录；特殊情况下如何记录,130,能见度的观测,概述 白天能见度的观测 夜间能见度的观测 能见度观测仪,131,1、观测能见度的意义,能见度观测是气象台站基本观测项目 能见度对保证航空、航海安全有着重要作用。 能见度对研究大气污染方面起着重要的作用。 能见度是了解大气稳定度的重要依据之一。 气层稳定：水汽杂质多分布在低层大气中，使能见度变坏 气层不稳定：由于对流或乱流作用，将水汽杂质带至高层，使近地层能见度转好 冷气团控制，能见度较好； 暖气团控制，能见度较差,132,2、影响能见度的因子, 大气透明度 这是影响能见度的直接因子。大气层中所含的空气分子和气溶胶粒子，能够削弱通过气层光线的能量。因此，大气及所含的杂质对太阳光线的散射和吸收是决定大气透明度的基本因素。空气中的杂质愈多，愈混浊，能见度就愈差，反之，能见度就好。 目标物与背景的亮度对比 由于能见度是根据目标物的能见与不能见来确定的，因此，就会受目标物的大小、形状、色彩和亮度以及背景的色彩和亮度的影响。这种影响主要以目标物的相对亮度（背景亮度和目标物亮度之差）和较强亮度的对比值的大小来表示。,133,设目标物亮度为B0,背景亮度为B，则对比值K为： 当B0 B K=(B0- B)/B0=1- B/B0 B0 B K=(B -B0)/ B =1- B0/B 所以 0K1 当目标物与背景亮度一致时，B0= B则K=0，此时目标物和背景融合，即在背景衬托下不能辨别目标物。当目标物或背景为绝对黑体时，即B0=0或B =0，则K=1，此时目标物最清晰。当K值在0-1范围内变化时，则随K值的增大，目标物看的越清晰。比如暗物在亮的背景衬托下，清晰可见，反之亦然。,134, 观测者的视觉感应能力 对比感阈（）：能见度目标物和背景的亮度差异逐渐增大到一定的时候，观测者才能辨认出目标物来，这个起始亮度对比值叫做人眼的对比感阈。 在当时的天气条件下，当K ,目标物才能见；当K ，目标物就不能见。 的大小通常取决于观测者的视力、观测时的光照条件和目标物视角的大小。,135,3、相关定义,气象工作中，希望通过能见度来表示大气透明度，即能