chapter 6物理学大气科学概论.pdf

Chapter6云微学

云族

出现高度

云属

高云

＞6000m

卷云（Ci）、卷积云(Cc)、卷层云(Cs)

中云

2000～6000m

Ac)、云(As)层积云(Sc)

低云

＜2000m

层积云(Sc)、雨层云(Ns)、层云(St)

直展云

积云(Cu)、积雨云(Cb)

1.水汽的核化凝结

云雾形成的过程，实质上是水汽转变成水滴或冰晶的相变过程，

即新相形成和增大的过程。新相形成时，必须先产生新相的初始胚

胎，云雾学中称这种初始胚胎的产生过程为核化过程。可分为同

质核化和异质核化过程。

（实际上，在纯净大气中不可能靠水汽的同质核化凝结过程自发地

生成一定大小的胚滴。因为球形水滴表面的平衡水汽压(Er)与水滴半径

r成反比，即水滴愈小，要达到平衡所需的水汽压愈大，因此，水滴愈

小，愈容易蒸发，不利于形成稳定的胚滴。实际大气中，湿空气绝热

上升过程中所造成的过饱和度很少超过1%，大气中一般不会由同质核

化凝结过程形成水的胚滴。而是通过异质核化凝结。）

同质核化凝结：在纯净的空气中，靠水汽分子随机碰撞、相互结合

而生成云的胚胎，这种过程称为同质核化凝结(或自生凝结)过程。

异质核化凝结：水汽在异质核(作为凝)上的凝结。

2.云凝

水汽在0.1~1%的过饱和条件下，可以在一些气溶胶粒子上凝结，

这些气溶胶粒子称为云凝。云凝可分为可溶性核和不可溶性

核两类。

可溶性的凝，因为能吸收大气中的水汽后形成溶液滴，有利于

水汽的凝结增长，在云滴的形成过程中起着十分重要的作用。

不可溶性核又可以分为亲水性的(能被水完全润湿)和憎水性的(不能

被水润湿)两种，其中亲水性核能吸附水汽在其表面形成一层水膜，相

当于一个较大水滴，有利于胚胎的形成和增长；增水性的不可溶性核

则不利于胚滴的形成。

3.暖云的微结构

云体温度高于0℃的云称为暖云，暖云完全由水滴组成。

描述暖云微结构的三个量：

液态水含量：单位体积空气中液态水质量，常用单位克/米3

云滴数浓度：单位体积空气中云滴数量，常用单位个/米3

云滴谱：滴谱是指云粒子浓度随云粒子尺度大小的分布

云滴尺度：云滴尺度可以用云滴半径r的范围和平均半径来表示。积云

上部的云滴尺度比下部大，如淡积云上部的云滴半径范围为2～

40μm，下部云滴仅为1～20μm；浓积云上部云滴半径达3～100μm，

下部只有1～30μm。

数密度：云体上部的数密度比下部的小。对淡积云，云体上部和下

部的数密度分别为200和500个/厘米；浓积云和积雨云的数密度比淡

积云小。从总体上看，浓积云和积雨云比淡积云具有更大的云滴、较

小的数密度。

4.云液态水含量和夹卷

夹卷：未饱和的环境空气被夹卷进入积云中，云中一部分水增发以使

夹卷进来的空气达到饱和，因此降低了云中液态水含量

贯穿下沉气流：在云顶卷入的空气在混合失去它的前