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[探云] 夏季探云指南——积雨云篇

Discussion in '知乎日报' started by 漂亮的石头, 2016-07-06.

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 Staff Member

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    日报标题:下过大暴雨之后,总觉得天上的云特别好看

    [​IMG] 漠北,大气科学/强风暴物理学

    Hi~各位小伙伴,探云指南又更新了,这次给大家介绍积雨云~

    多图,请注意流量消耗。

    这次吸取了上次经验并结合以小伙伴给的建议和意见,再一次优化了坐标式的标注法~

    在前两篇的探云指南中,给大家介绍了低云族积云属的成员(传送门:上篇|下篇),而我在最后也说过,就像是毛虫结茧一样,结茧远远不是终点。同样的,浓积云也不是积状云蜕变的终点,当浓积云继续发展,形成强大到足够横贯几乎整个对流层的积雨云时,积雨云属似乎已经不太适合归类在低云族下了。此时,云被归类到了一个全新的族群中——直展云族。今天的故事,就从积雨云属开始。


    一、鬃状积雨云

    在前些日子(2016 年 6 月 10 日),京城一场大雨过后,许多网友都拍到了金闪闪的云朵。就像下图的云朵一样,图片来源见水印。

    这就是今天的主角——积雨云(Cumulonimbus),也就是许多气象人口中的 Cb 云。图中的积雨云出现了类似鬃毛一样的结构(A,1),这就是鬃状积雨云(Cumulonimbus capillatus,Cb cap)。而它的鬃毛结构是由于水滴在云内强大的上升气流托举下,抬升至冻结层以上形成细小的冰晶,出现了光滑柔顺的结构,这也被称为冰晶化,冰晶化也是积雨云发展旺盛的标志。

    图中除了有积雨云母体存在外,周围还有堡状层积云( Stratocumulus castellanus,St cast)存在,它有类似于城墙或者城堡一样得到锯齿形结构(A,2),堡状层积云的出现意味着大气不稳,当它发展的时候通常标志着大气在失去稳定,有可能会有雷雨天气。

    [​IMG]

    下图就是一个刚刚冰晶化的鬃积雨云(A,1),(B,2),由于拍摄时间太阳高度角较低,使得云体染上了一层晚霞色,显得十分壮观。

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    这是刊登在《国家地理杂志》上的一则鬃积雨云的摄影作品,冰晶化的鬃状部位呈现的丝绸样结构(B,1)十分明显。低层由于大风和水汽凝结的作用形成了碎片状积雨云(Cumulonimbus pannus/fractus),它带有残破像是被撕扯过的结构(A,3)。图中的闪电(A,2)为云内闪电

    [​IMG]

    下图中孤立的鬃积雨云,被称为单体式雷暴,也可以看出鬃状结构(B,1),同时也可以看见降水雨幡(A,2),图中的闪电(B,2)为云 - 地闪电,简称地闪

    [​IMG]

    与单体雷暴的升级版就被称为传播式雷暴,例如下图中的 3 个雷暴单体(图片来源参见水印),在最开始的雷暴的鬃积雨云(C,2)进入衰亡期时,第二个雷暴的鬃积雨云(B,3)才刚刚成熟,第三个雷暴(A,4)却还处在浓积云的形态。这好像如同一个水波一样向前传播,这是一个有组织的对流形式。而有组织对流的另一种形式就是多单体雷暴群飑线了。

    而图中的鬃状结构(C,1)随着积雨云的消亡,会脱离母体,形成衍生云,它属于高云族—卷云属。《中国地面气象观测规范》将其称之为伪卷云(Ci not),而国际分类则将卷云的修饰称之为Cumulonimbogenitus,我自己将其翻译为由积雨云衍生的(欢迎小伙伴给我更好的翻译~),故为积雨云衍生性卷云(Cirrus cumulonimbogenitus)。

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    随着积雨云体的进一步发展,可能会出现水平旋转的的气流,云体上也会有所表现(A,1),这是垂直的涡管存在的标志,而此时的雷暴系统也被称为超级单体风暴,下图就是一个由鬃积雨云形成的超级单体风暴,它是强风暴系统的典型标志,旋转是它的重要特征,象征着中气旋的活动,而发展良好的中气旋则是龙卷之巢。所以超级单体一直是强风暴物理研究的重点之一。

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    在鬃积雨云发展的时候,如果云体上部存在逆温等现象,就会部分阻止气流的继续上升(在惯性的影响下,气块依旧会继续向上移动一段距离),大部分的云体则会水平扩展(摊大饼),如果存在环境风,大饼则会向着下风处延伸。这就形成了砧状积雨云(Cumulonimbus incus)。

    下图就是两个砧状积雨云,第一个云体的砧状结构刚刚开始形成(A,1),第二个云体的砧状结构则比较明显(B,2)。

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    下图中巨大的砧状结构(A,1),与作为鬃积雨云的亚种,砧状积雨云的砧部同样也是冰晶化的,一旦脱离母体,就形成了伪卷云。(砧状积雨云的全称应为砧状鬃积雨云[Cumulonimbus capillatus incus],命名法详见如何描述一朵云

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    下图中(B,1)的不对称砧状结构就是在环境风作用下吹出的,而(A,2)与之相反的方向则可能与强风切变有关系。

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    孤立的砧状积雨云,中间凸起的部分是由于惯性作用下气团突破你问的限制向上移动了一段距离,而最终凸起部分也变得平直。

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    从高处观看云砧。

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    二、秃状积雨云

    除了鬃状积雨云外,夏天还经常见到类似于花菜一样的积雨云,它很像浓积云,但是顶部却出现了冰晶化,并出现了降水。这被称为秃状积雨云(Cumulonimbus calvus),它不像鬃状积雨云一样有鬃毛的结构(没头发当然是秃了,其实应该叫光头积雨云,谁知道人家是不是主动剃光的呢,说秃多不礼貌……)。下图就是一个秃积雨云的外观,看看是不是很像孟非。

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    当然了,要是花菜结构保留的比较明显,再叫人家孟非,孟爷爷该不高兴了。

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    下图则是一个带有雨幡的秃积雨云

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    下面则是一个传播式的秃积雨云雷暴群,图中发亮的部分为云内闪电。

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    与题图一样,传播式的雷暴的移动总我想起这个场景。

    [​IMG]

    三、闪电

    闪电作为积雨云的附属产物也常被看成是强风暴系统的象征,闪电的分类我在这个回答中提过了,不过我也找到了一张实际图片来阐述。

    [​IMG]

    (A,2),(C,4) 云空闪电

    (B,3) 云际闪电

    (D,1)云内闪电

    (B,4)云地闪电

    四、最后

    《夏季探云指南》带领各位小伙伴经历了一场强风暴系统的从最初到鼎盛的全过程,《指南》也就到此结束了,专栏下的[探云]栏目会继续给各位小伙伴介绍其他的云朵。

    最后祝各位小伙伴有一个完美的夏天,再看见蓝天白云悠悠的时候也可以分辨这是什么云朵了~

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