云能见度天气现象的观测课件

云能见度天气现象的观测1.7.1云的形成与分类概述云的分类和云的特征云量的观测云高的观测概述云（Cloud）是悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒或两者混合组成的可见聚合体。有时也包含一些较大的雨滴、冰或雪粒。底部不接触地面，并有一定的厚度。云的外形、数量、分布、移动和变化都标志着当时大气中的各种物理状况。因此，借助于云的观测，对于间接地了解空中气象要素的变化和大气运动的状况，具有重要的作用。云的形成和演变，是大气中错综复杂的物理过程的具体表现之一，也是预示未来天气变化的重要征兆。系统的高云出现，常与大范围的天气系统如气旋、锋面等活动有密切的关系。夏季出现积云状高积云（堡状、絮状），往往是雷雨天气的前兆。云天观测是台站预报的重要依据。云的形成大气中的水汽达到饱和后，凝结或凝华而成的小水滴或冰晶漂浮在贴近地面的气层内叫做雾，发生在某一高度上叫做云。云雾形成的基本条件是：空气中的水汽达到过饱和；有凝结核或凝结华的存在。云的形成一般大气中的凝结核并不缺乏，所以云雾生成的关键在于水汽具备过饱和的条件。湿度公式：两边取对数微分，得：以克拉珀龙——克劳休斯方程代入上式：所以：其中：云的形成因此，要使相对湿度增大（dU>0）而达到饱和有两种途径：一是降低温度（dT<0），二是增加水汽使水汽压增大（de>0）。如果T和e变化的相对值相等的话，则温度对相对湿度的影响就要比水汽压大约20倍。实际大气中水汽的补充量较小水汽压的增量de不会很大，而空气的降温冷却可以很大。但增加事情的作用仍然是不可忽略的，特别是较低的云而言。但总的来说，冷却是主要的，增湿是次要的。形成云的基本条件：一是要有足够的水汽；二是要有使空气绝热冷却和水汽凝结的上升运动。云的分类形态学分类方法发生学分类方法形态学分类按云的外形及中纬度地区平均高度将云分成四族十属，每属分为若干亚属、种、类等。这种分类法在1957年以前是国际上通用的，故也称国际分类。我国现行观测规范中，参照这种分类法，将云分为三族十属二十九类（见表1.21）。云的种类和它的分布高度形态学分类低云：Cu、Cb、Sc、St、Ns低云多由水滴组成，厚的或垂直发展旺盛的低云则是由水滴、过冷却水、冰晶混合组成。云底高度一般在2500m以下，但又随季节、天气条件及不同的地理纬度而有变化。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。形态学分类中云：Ac、As中云多由水滴、过冷却水、冰晶混合组成。有的Ac云也可以由单一的水滴组成。云底高度一般在2500~5000m之间。

As常产生降水，薄的Ac一般无降水的产生。形态学分类高云：Ci、Cs、Cc高云全部由细小的冰晶组成。云底高度一般在5000m以上，高云一般不产生降水，冬季北方的Cs、Cidens偶尔也会降雪，有时可以看到雪幡。云的分类发生学分类：积状云：积云Cu

、积雨云Cb

、卷云Ci层状云：卷层云Cs

、高层云As

、雨层云Ns

、层云St波状云

：卷积云Cc

、高积云Ac

、层积云Sc积状云（CumuliformCloud）成因：在不稳定层结的空气中，由于热力或动力原因而产生对流作用积状云发展的具体条件：必须要求对流上升的空气所能达到的最大高度（对流上限）要超过凝结高度。第二型冷锋积状云（CumuliformCloud）基本特征：低空的积状云有积云、积雨云：生成时云体垂直向上发展；消散时向水平方向扩展；分散孤立；云底通常在1500米以下；由水滴构成，对流发展旺盛时，上部有冰晶结构。高空积状云：卷云由冰晶组成。云底高度5000米以上，由于高空温度低、水汽少、风速大，云呈丝缕结构的团簇云块、云片或云丝。1.积云（Cu）主要特征：垂直向上发展，顶部呈圆弧形或圆弧形重叠凸起，而底部几乎是水平的云块，云体边界分明。伴随的天气现象发展旺盛的积云可降小阵雨。包括：Cuhum,Fc,Cucong淡积云（Cuhum）

淡积云（Cuhum）淡积云（Cuhum）

淡积云（Cuhum）淡积云（Cuhum）扁平的积云，垂直发展不盛，水平宽度往往大于垂直厚度。馒头云，天气晴碎积云（Fc）

碎积云（Fc）

碎积云（Fc）破碎的不规则的积云块（片），个体不大，形状多变。随着对流增强，碎积云可以发展成淡积云。若有强风和乱流时，淡积云的云体又会变得破碎，形成碎积云。浓积云（Cucong）

浓积云（Cucong）浓积云（Cucong）浓积云（Cucong）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;垂直厚度一般大于水平宽度;云底高度通常在3000—5000m以上；有时有云幞的出现；高空风较强时，云体可被吹成倾斜状态;浓积云可产生阵性降水。2.积雨云（Cb）主要特征：云体浓厚庞大，垂直发展极盛；云顶由冰晶组成，有丝缕结构，常呈铁砧状或马鬃状；云底阴暗混乱，起伏明显，有时呈悬球状结构。天气现象常产生雷暴和阵性雨（雪），有时有冰雹、旛等现象，偶尔还有龙卷风出现。包括：Cb

calv;Cbcap凸积雨云（Cb

calv）凸积雨云（Cb

calv）

凸积雨云（Cb

calv）

凸积雨云（Cb

calv）云顶花椰菜形的轮廓逐渐模糊，云顶开始冻结冰化，但白色丝缕结构还不大明显。鬃积雨云（Cbcap）鬃积雨云（Cbcap）鬃积雨云（Cbcap）鬃积雨云（Cbcap）鬃积雨云（Cbcap）鬃积雨云（Cbcap）鬃积雨云（Cbcap）鬃积雨云（Cbcap）鬃积雨云（Cbcap）

鬃积雨云（Cbcap）鬃积雨云的悬球状云底鬃积雨云的悬球状云底鬃积雨云（Cbcap）云顶白色丝缕结构明显，常呈马鬃状或铁砧状；鬃积雨云云底常呈悬球状结构；积雨云云底还常有旛下垂小结淡积云、浓积云、凸积雨云、鬃积雨云是对流增强时依次发展形成的，为低空积状云的四个阶段。3.卷云（Ci）基本特征：具有丝缕状结构，柔丝般光泽，分离散乱；云体通常白色无暗影，呈丝条状、羽毛状、马尾状、钩状、团簇状、片状、砧状等；卷云是云中最高的云。出现卷云大都表示高空有相当的对流和扰动作用，。冰晶云的基本特征毛卷云（Ci

fil）毛卷云（Ci

fil）

毛卷云（Ci

fil）当高空水汽含量很少，扰动和对流作用很强，形成薄而纤细的毛卷云。细丝状的毛卷云常是高速下坠的冰晶。天上花花云，地上晒死人（毛卷云）密卷云（Cidens）密卷云（Cidens）密卷云（Cidens）

密卷云（Cidens）密卷云（Cidens）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；有时积状云的特征也较为明显。天上扫帚云，三五日内雨淋淋伪卷云（Cinot）伪卷云（Cinot）

伪卷云（Cinot）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。伪卷云的出现，标志着大气由不稳定转向稳定。钩卷云（Ci

unc）钩卷云（Ci

unc）钩卷云（Ci

unc）钩卷云（Ci

unc）钩卷云（Ci

unc）

钩卷云（Ci

unc）

钩状是风速的垂直切变所造成的特殊形态。天上钩钩云，地上雨淋淋暖锋、第一型冷锋层状云（StratiformCloud）成因：稳定气层大范围缓慢斜升形成基本条件：垂直速度小（1~10cm/s）；持续时间长（几天）；气层稳定。层状云（StratiformCloud）基本特征均匀幕状；出现在锋面上；水平范围：数百～数千公里；底部同倾斜的冷暖空气交界面一致，顶部近乎水平；云系的不同部位，云层的厚度和高度有很大的差异，因而云的外形也有很大的差别1.卷层云（Cs）主要特征：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。有时云的组织薄的几乎看不出来，只使天空呈乳白色；有时丝缕结构隐约可辨，好象乱丝一般。卷层云全部由冰晶构成，云底高度通常在5000米以上。天气现象：我国北方和西部高原地区，冬季卷层云可以有少量的降雪。包括：Csfil;Csnebu毛卷层云（Csfil）毛卷层云（Csfil）毛卷层云（Csfil）毛卷层云（Csfil）毛卷层云（Csfil）

毛卷层云（Csfil）

匀卷层云（Csnebu）

匀卷层云（Csnebu）

我是晕，我的特征是：内红外紫2.高层云（As）基本特征：带有条纹或纤缕结构的云幕；云层较薄的部分，可以看出混暗不清的日月轮廓，看去好象隔了一层毛玻璃；厚的高层云，则底部比较阴暗，看不到日月。由于云层厚度不一，各部分阴暗程度也就不同，但是云底没有显著的起伏。高层云顶部多为冰晶组成，主体部分多为冰晶和水滴混合组成。云底高度通常在2500米以上，云层厚度一般为1000～3000米。天气现象：可降连续或间歇性的雨、雪，有时有雨（雪）旛下垂。包括：Astra；Asop

透光高层云（Astra）

透光高层云（Astra）

透光高层云（Astra）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。蔽光高层云（Asop）蔽光高层云（Asop）

蔽光高层云（Asop）云层较厚，且厚度变化较大。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。呈灰色，有时微带蓝色。它出现降水的机会较多。可能是由Cb云演变而来。

3.雨层云（Ns）基本特征：厚度均匀的降水云层，能完全遮蔽日月光，呈暗灰色。云层水平分布范围广，常布满全天。雨层云顶部由冰晶组成，中部由过冷却水滴与冰晶共同组成，底部由水滴组成。云底高度通常在600～2000米之间，云层很厚，一般为3000～6000米。天气现象通常降连续性雨或雪，即使不降水，也有大量雨雪旛下垂，使得云底混乱，看不出明显的边界。包括：Ns;Fn雨层云（Ns）雨层云（Ns）

雨层云（Ns）天上灰布悬，雨丝定连绵碎雨云（Fn）碎雨云（Fn）碎雨云（Fn）

降水云层下由于雨滴蒸发，使云下湿度增大，经扰动凝结形成的碎云。初生时少而离散，不断滋生，很快合并成层。碎雨云常出现在降水时或降水前后的高层云、雨层云、积雨云以及其他降水云层之下。黑猪过河，大雨滂沱滿天乱飞云，雨雪下不停4.层云（St）基本特征：低而均匀的灰白云幕，象雾，但不接地。云层很低，仅几十至几百米，且厚度不大，常能将小山或高建筑物的顶部淹没。云厚时日月光不能透过，云薄时日月轮廓清晰可辨，好似白色玉盘。天气现象：层云可降毛毛雨或米雪，但无雨旛下垂。包括：St;Fs层云（St）

层云（St）“山戴帽，大雨到”碎层云（Fs）波状云（CirriformCloud）成因：由逆温层上下有风的切变（或密度不连续层）形成的波动造成的，或者是由于气流越山而形成的形成的波动（称为地形波或背风波）波动层水汽充沛时，波峰处因空气上升冷却凝结成云；波谷处因空气下沉增温使云蒸发或变薄，形成波浪排列的云条或云层。当波动同时产生于两个不同方向时，由于波的互相干涉，云便分裂成孤立的扁球状或块状，成行成列规则排列波状云（CirriformCloud）形成的具体条件：要有波动气流的存在；水汽充沛基本特征：波浪起伏的云层包括：卷积云（Cc）高积云（Ac）层积云（Sc）1.卷积云（Cc）

卷积云（Cc）卷积云（Cc）卷积云（Cc）卷积云（Cc）

卷积云（Cc）

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。白色无暗影，有柔丝般光泽。云块的视宽度多数小于1°（相当于手臂伸直小指的视宽度）。云底高度一般在5000米以上，由冰晶组成。鱼鳞天，不雨也风颠2.高积云（Ac）基本特征：由薄片或扁平球状云块所组成的云层或散片。云块常呈扁圆形、鱼鳞片、瓦片状或水波状的密集云条、成群、成行、成波状排列。大多数云块的视宽度在1～5°之间（相当于一臂距离处，中间三指的宽度），可同时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。常可见环绕日月的彩虹或华环（半径视角约5°的内蓝外红的光环）。云底高度变化很大，一般在2500米以上，主要由水滴组成，有时也有过冷却水滴或冰晶存在。包括：Actra；Acop；Aclent；Accug；Accast；Acflo

透光高积云（Actra）

透光高积云（Actra）透光高积云（Actra）透光高积云（Actra）

透光高积云（Actra）

透光高积云（Actra）薄的高积云，云层中个体明显，一般排列相当规则。云缝中可见青天；即使没有云缝，云层薄的部分也比较明亮。云块的颜色从洁白到深灰都有，常出现华(内兰外红)。天上鱼鳞斑，地上晒谷不用翻瓦块云，晒煞人蔽光高积云（Acop）蔽光高积云（Acop）

蔽光高积云（Acop）连续的高积云层，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。蔽光高积云很象层状云，只是云底有个体起伏。它常由锋面斜率减小，上升空气产生波动或由下降滑行时的层状云演变而成。荚状高积云（Aclent）荚状高积云（Aclent）荚状高积云（Aclent）荚状高积云（Aclent）为分散的椭圆形、豆荚状或小块云组成的云片，轮廓分明，云块不断地变化。梭子云,定天晴积云性高积云（Accug）这种高积云由积雨云、浓积云延展而成。在初生成的阶段，类似蔽光高积云堡状高积云（Accast）堡状高积云（Accast）堡状高积云（Accast）堡状高积云（Accast）堡状高积云（Accast）垂直发展的积云形的云块，远看并列在一线上，有一共同的水平底边，顶部凸起明显，好象城堡。天有云宝塔，不久雨哗哗清早宝塔云，下午雨倾盆说明：中空不稳定絮状高积云（Acflo）

絮状高积云（Acflo）絮状高积云（Acflo）絮状高积云（Acflo）絮状高积云（Acflo）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。朝有棉絮云，下午雷雨鸣棉花云，雨快临说明：中空更加不稳定高空拍的云

混乱天空的高积云

3.层积云（Sc）基本特征：为结构稀松的大团块、大云条组成，常成行、成群或波状排列。云块视宽度多数大于5°，呈灰色、灰白色，常有若干部分比较阴暗。云底高度通常在1000米以下。天气现象：它可降小雨（雪），有时也降毛毛雪或米雪，在我国南方有时可降较大的雨。包括：Sctra；Scop；Sccug；Sccast；Sclent

透光层积云（Sctra）透光层积云（Sctra）

透光层积云（Sctra）云层厚度变化很大，云块之间有缝隙，可见青天，即使无缝隙，大部分云块边缘也比较明亮。有时也可见华。蔽光层积云（Scop）蔽光层积云（Scop）

由阴暗的大条形云轴或团块组成的连续云层，云底个体起伏明显。大部分蔽光无缝隙，但不一定满布全天。积云性层积云（Sccug）

堡状层积云（Sccast）

荚状层积云（Sclent）

层积云云顶层积云云顶不同高度的云云和锋面天气的关系注：增加内容，了解即可。暖锋天气示意图第一型冷锋天气示意图夏半年第二型冷锋天气示意图冬半年第二型冷锋天气示意图静止锋天气示意图锢囚锋天气示意图相似云的比较判定云状时，当它的特征不明显、不典型、或在演变的过程中，往往既象这种云又象那种云，这就需要对云进行全面的综合分析，找出各种云的特殊本质，以做出正确的判断。Cc和ActraCc必须具有以下特征的一个或一个以上Cc和Cs之间有明显的联系；从Ci或Cs云蜕变而成（Ac也可演变成Cc，但云底明显升高）；确有冰晶云的特征。Ac和Sc多数Sc云块视宽度大于5º；Sc看起来结构较松动，没有Ac那么紧密；云高在2500米以上时一般位Ac云。Cs和Astra凡具有下列特征之一者为Cs:有晕存在；日月轮廓分明；地面上的物体有影子（以上三点只是在太阳高度角大于30°时才适用）；丝缕结构明显。Asop和NsAsop薄的部分日月位置模糊可辨，Ns日月完全不可辨；Asop仍有条纹或丝缕结构，Ns则无，且云底阴暗，没有明显界限；Asop降水多为间歇性，Ns则为连续性，且云底高度较低，常在1500米以下。Ns和St通常St低于Ns有时可以掩盖高大物体上部，但Ns不会有这种现象；St只能降毛毛雨或米雪。可是Ns降连续的雨或雪。同时在Ns下部常有雨雪旛和Fn，而St则没有；薄的St常能透视日月轮廓，Ns则不能；St多是因局部地区形成或雾抬升而成，出现前通常没有其他中、低云存在，而Ns几乎都是由别的中云演变而来。St多出现于风速小的条件下，Ns则不一定。Ns和满天Cb从历史演变来判断：Ns一般是由层状云加厚演变而来，Cb则是由对流云发展形成的；Cb云一般应该具有下列特征：阵性降水，气象要素往往由突变；云底混乱，常有明显的雨旛、悬球状结构。Cb云布满全天，天空各部分明暗不一，或时暗时明；而Ns明暗较均匀Cb云伴有雷电、冰雹等天气现象出现。Fc、Fs和Fn三者都是破碎的低云，外形很相似：Fc：破碎的积云，也有自行生成的，形状有些象Cu，有圆拱形的顶部，但是没有水平的底边；Fs：破碎的层云，但是没有Fc那样厚；Fn：出现在Ns，As，Cb等降水云层之下，以上层云为背景时，Fn常呈暗黑色或深灰色，形状可能象Fc，也可能象Fs。云的演变两层含义：一种是指云体本身的变化，例如浓积云发展为积雨云；另一种是指云系的移动，例如暖锋云系过境时，在Cs后面接着来了，测站所看到云的演变，就是Cs—As。云量（CloudAmount）云量：云遮蔽天空视野的成数总云量：天空被所有云掩蔽的总成数低云量：天空被低云所掩蔽的成数。观测时，云占天空1/10，记为1。云占天空2/10，记为2，其余类推；当云布满全天时，记为10；天空无云或不到1/20时，记0。视云量视云量与云体实际面积有差别。视云量与云底高度、观测者的位置有关

视云量仰角低而孤立的云侧视的缘故常用的云量观测方法。

补贴法：以主要云区为基础，将其余的云聚合、补贴球带法把天空当作一个半球形的球面将天空半球按其高度均匀分为十个水平的球带，则此十个球带的面积是相等的，各占一成天空。云高的观测云高（CloudHeight）云底距测站地面的垂直距离，单位为米观测方法：目测气球观测云幕灯观测激光测云仪测云高

目测云高海拔高度、季节、昼夜对云高的影响：海拔增加而云底高度降低冬季低于夏季早晚低于中午前后。结构、大小、亮度、颜色、移动速度的影响：低的云结构松散、云块大、透光差、颜色暗、移动快；反之，云底较高。云的发生、发展、演变过程的影响：发展中的云比消散中的低。近地层湿度影响影响云高，尤其是低云。气球测云高H=V·tV为气球上升速度t为从施放气球到升达云底的时间适用于云层低而密集的情况。气球升速可选用100米/分、200米/分两种云幕灯测云高

云高H：H=L·tgαL一般取300～500m激光测云仪测云高h=c·△t/2

激光测云仪的原理及优点原理：发射低功率激光束遇到云层将往下反射或者散射回波，检测发射激光与回波信号的时间差△t，即可得到检测云层的高度h=c·△t/2。优点：激光单色性好、方向性强、光亮度高用于测距是理想的探测手段不受观测时间和云块所在方向的限制，使用方便，提供数据迅速，精度高。1.7.4能见度的观测作用：能见度是了解大气稳定度的根据之一。气层稳定时，水汽杂质多分布在低层大气中，使能见度变坏；而当气层不稳定时，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。能见度是判断气团性质的依据之一。一