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第12章 绝妙的水汽“变脸”(2)

4.1.9蒸发雾

蒸发雾是由水面蒸发形成的雾,又称蒸汽雾。水面温度越高,其上的空气温度越低,越容易形成蒸发雾。

水面温度越高时,受暖水面热力影响,贴近水面的极薄层空气温度越高,饱和水汽压越大,越不容易饱和,越有利于水面蒸发。而距水面较远的空气,因受暖水面热力影响较小,温度较低,相应饱和水汽压较低。由于贴近水面的空气和距水面较远空气饱和“标准”不同,空气中的水汽含量对贴近水面的空气来说尚不饱和(将继续驱动水面蒸发),但对“标准”不高的距水面较远空气来说已经过饱和,于是多余的水汽发生凝结,形成蒸发雾。

蒸发雾在生活中随处可见。锅中水烧开时,打开锅盖,可见水面上腾起缕缕“白烟”。有人说“白烟”是水蒸气。错!水蒸气无色透明,肉眼根本看不到。被我们看到的“白烟”,不是水蒸气,而是由水蒸气凝结的小水滴组成的蒸发雾。

蒸发雾范围很小,强度也很弱,一般发生在冬半年的水塘及河谷上。此外,锋面之上的暖雨滴降至锋下冷空气后,因暖雨滴和环境空气存在温差,暖雨滴蒸发后也会产生蒸发雾。

4.1.10地形雾

暖湿空气沿迎风坡爬升过程中形成的雾,称地形雾,又称上坡雾。暖湿空气在沿迎风坡爬升过程中,因和冷坡面接触降温和绝热上升降温,使暖湿空气饱和并发生凝结形成雾。上坡雾形成时,近地面层往往比较稳定(有逆温层),否则将产生对流,使雾消散。

4.2千姿百态的云

“有轻虚之艳象,无实体之真形”的云,古往今来,一直流淌在诗人笔端。“白云千载空悠悠”“入云深处亦沾衣”“天光云影共徘徊”“塞上风云接地阴”“俄顷风定云墨色”“碧天如水夜云轻”……这是一幅幅绚丽多彩的画卷,也是一首首千古绝唱的诗篇。

碧蓝苍茫的天空,几乎每天都有变幻多姿的云,有的像山峰一样挺拔壮美,有的像游丝一样纤巧多姿,有的像薄暮遮蔽全天,有的像棉絮撒满天空,有的像暴怒的野兽来势凶猛,也有的像水波柔弱无骨。而最常见的,还是那天边悬浮的洁白圆滑的馒头云,还有天顶丝绸般的卷层云。天空因为有了云,才显得生动活泼,蔚蓝的幕布才不那么单调乏味。

站在山下看山头,山头白云缭绕,然而到达山顶时却是一片雾海。如果乘坐飞机飞上蓝天进入白云之中,也会像在山头上那种感觉,会再次进入茫茫的云雾之中。天空的云就像地面的雾,地面的雾就是空中的云,两者的区分只是接地与否。接地的叫作雾,离地的叫作云,都是由水汽凝结而成。

地面上看云的宏观特征千姿百态,外形千变万化,形成原因各不相同,但却有其共同的特点,可以归纳分类。按照云的外形及中纬度地区平均云底高度可将云分成四族十属,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。

根据云的形成条件,可将云分为积状云、层状云和波状云。积状云包括积云、积雨云、卷云;层状云包括卷层云、高层云、雨层云、层云;波状云包括卷积云、高积云、层积云。气象界结合观测和天气预报的需要,按照云的底部距地面的高度将云分为低、中、高三级。

4.2.1积状云

积状云是由空气对流形成的云,为垂直向上发展的直展云,顶部呈圆弧形或圆拱形重叠凸起,底部几乎水平,云体边界分明,云块之间多不相连,水平范围小。

积状云可分为3种类型:淡积云、浓积云、积雨云。

淡积云是积状云发展初期形成的云。中国北方的淡积云轮廓清晰,个体不大,顶部呈圆弧形凸起,云体水平宽度大于垂直厚度,薄的云块呈白色,厚的云块中部有淡影;南方由于水汽较多,淡积云轮廓不如北方的清晰。淡积云单体或成群分布在空中,晴天多见。由于上升空气水汽含量和温度水平分布基本上是均匀的,凝结高度(水汽发生凝结的高度)是一致的,因此淡积云具有水平的底部。在云体的形成过程中,由于云的中央部分上升气流最强,同时云体边缘部分又与周围干燥空气相混合,云滴不断蒸发,空气不断冷却,致使云块外围产生下沉气流,造成圆拱形突出的云顶。农谚“馒头云,晒死人”,说得就是淡积云,天上出现像馒头一样的淡积云,预示短期内天气晴好。

淡积云继续发展,可形成浓积云。浓积云云体高大,云顶呈重叠的圆弧形凸起,高度可达3~5千米或以上,云顶由许多此起彼伏的云泡组成,呈圆拱形,很像花椰菜,轮廓清晰,底部较平,个体臃肿、高耸,很像高塔,垂直厚度超过水平宽度,在阳光下边缘白而明亮。

积雨云由浓积云发展而来。云体浓厚庞大,垂直发展旺盛,很像耸立的高山,顶部已冰晶化,呈白色毛丝般光泽的丝缕结构,云顶随云的发展逐渐展平成砧状或马鬃状。云下部由水滴、过冷水滴组成,中上部由过冷水滴、冻滴、冰晶和雪晶组成,在发展最旺盛阶段还有不同尺度的霰粒和冰雹。积雨云中有强烈上升、下沉气流区,较大的上升气流速度可达30~35米/秒,正常气流速度可达10米/秒。

积雨云云底阴暗混乱、起伏不平,常呈滚轴状或悬球状结构。一般认为这是云内下沉气流将大团云块带至云底形成的悬垂状云体。这些下垂云体如果是由小水滴构成,很容易蒸发掉;如果由大水滴构成,则可以下垂到离母体较远的地方,成为发展良好的悬球状云。积雨云常伴有电闪雷鸣,裹挟着狂风暴雨,降下冰雹。有时会看到自云中下垂的雨幡,被称为“龙挂”。雨幡是云中下落雨滴未及地面就在空中全部蒸发后形成的,即有“空中降水”,无地面降水。雨幡就是“空中降水”在云底形成的丝缕条纹状悬垂物,因悬垂物随云飘荡,形似旗幡,故得名。

4.2.2层状云

层状云呈均匀幕状,由稳定气层中大范围空气缓慢斜升形成,常出现在锋面上,水平范围可达数百千米,甚至数千千米。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。层状云包括卷层云、高层云、雨层云和层云。

卷层云为白色透明的云幕,有时云的组织薄得几乎看不出来,透过云层可见乳白色天空,日月透过云幕时轮廓分明,地物有影,常有晕环。有时丝缕结构隐约可辨,好像乱丝一般。卷层云逐渐增厚,高度降低,并继续发展,预示将有天气系统影响观测点,故有农谚“日晕三更雨,月晕午时风”。反之,卷层云云量逐渐减少,未来的天气将无大变化。中国北方和西部高原地区,冬季卷层云可以有少量降雪。卷层云可分为毛卷层云和薄幕卷层云。毛卷层云厚薄不很均匀,白色丝缕结构明显。薄幕卷层云云层很薄,且比较均匀,毛丝般结构不明显,云层分布在天空很不明显,有时误认无云,只因有晕,才证明其存在。

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