云的形成必须具备两个基本条件:一是要有凝结核;二是水汽要达到过饱和。一般大气中不会缺少凝结核,但要使水汽过饱和,在温度不变的情况下,需要增加水汽含量,就要有水汽来源,但往往比较困难,在空气中水汽不变的情况下,就只能通过降温冷却,使水汽达到饱和。一般降温冷却过程有三种,一是绝热上升冷却;二是混合冷却;三是辐射冷却。
绝热上升冷却 是由于空气上升,压力减少而膨胀出现绝热冷却,产生上升运动主要是热力对流,也可以是动力抬升。一是局地对流上升,是由大气层结不稳定而引起的,即因地表面部分受热不均,产生的暖空气升腾的现象;或较冷空气在移到暖地面后变热上升,局部上升又必然有局部下沉,就产生了局部(几公里到几十公里范围内)对流;二是大范围斜升。当暖气团向冷气团移动时,暖湿空气会沿着冷气垫或沿山坡斜升,通常会产生锋面云系,水平范围很大,可达数百到数千公里,但垂直速度较小,持续时间长;三是波动上升。在上下两层气流速度不同或空气密度不同,下密上疏明显的界面上,会产生波状运动,波峰为空气上升,波谷为空气下沉,波峰的空气上升就属于波动上升。空气由于局部对流上升、大范围斜升、波动上升冷却使水汽达到过饱和,从而形成云层。
混合冷却 是由于大气的许多微团做无规则的运动,称之为乱流运动。因乱流交换,空气混合,使暖空气与冷空气混合后降温,产生混合冷却,当温度降到露点温度以下时,水汽因过饱和而凝结成云。
辐射冷却 是任何物体在吸收外界辐射时,又会不断向外辐射能量,当向外辐射的能量超过自身吸收的辐射能量时,温度就要下降,由于辐射冷却使空气中的水汽达到过饱和,由此形成云层。
实际上,上述冷却过程所产生的云,也不一定只是一种冷却过程作用的结果,因此,具体情况要具体对待,这是我们看云识天气的着眼点。(周立新 黄 乐)