六种可用来预测天气的云

现代天气预报依赖于复杂的计算机模拟器。这些模拟器使用描述大气的所有物理方程，包括空气运动、太阳热量以及云和雨的形成。随着时间的推移，预报的逐步改进意味着现代五天天气预报与 20 年前的三天预报一样熟练。但你不需要超级计算机来预测你头顶上的天气在未来几个小时内可能如何变化——这在各个文化中已经为人所知数千年了。通过密切关注你头顶的天空，并了解一些云的形成方式，你可以预测是否会下雨。此外，对云形成背后的物理原理的一点了解凸显了大气的复杂性，并解释了为什么预测几天后的天气是如此具有挑战性的问题。因此，这里有六种需要关注的云，以及它们如何帮助你了解天气。

当空气冷却到露点时，即空气无法再容纳所有水蒸气的温度，就会形成云。在此温度下，水蒸气凝结成液态水滴，我们观察到的是云。要发生这一过程，我们需要空气被迫上升到大气中，或者潮湿的空气与寒冷的表面接触。

在晴朗的日子里，太阳辐射加热地面，进而加热地面上方的空气。暖空气通过对流上升，形成积云。这些“晴天”云看起来像棉絮。如果你看着充满积云的天空，你可能会注意到它们的底部是平的，都位于同一高度。在这个高度，地面的空气已经冷却到露点。积云通常不会下雨——天气晴朗。

2）积雨云

虽然小积云不会下雨，但如果您注意到积云变大并延伸到大气层更高处，则表明强降雨即将来临。这种情况在夏季很常见，早晨的积云在下午会发展成深厚的积雨云（雷暴云）。

在地面附近，积雨云轮廓分明，但在高空，它们的边缘开始变得纤细。这种转变表明云不再由水滴组成，而是由冰晶组成。当阵风将水滴吹到云外时，它们会在较干燥的环境中迅速蒸发，使水云的边缘非常清晰。另一方面，云外的冰晶不会很快蒸发，因此看起来纤细。

积雨云通常是平顶的。在积雨云中，暖空气通过对流上升。在此过程中，暖空气逐渐冷却，直到与周围大气温度相同。在这个高度，空气不再浮力，因此无法进一步上升。相反，它会散开，形成典型的铁砧形状。

卷云形成于大气层的极高处。它们很细，完全由穿过大气层的冰晶组成。如果卷云被不同速度的风水平吹动，它们会呈现出典型的钩状。只有在极高的海拔或纬度，卷云才会在地面产生降雨。

但如果你注意到卷云开始覆盖更多的天空，并且越来越低越来越厚，这是一个很好的迹象，表明暖锋正在逼近。在暖锋中，暖气团和冷气团相遇。较轻的暖空气被迫上升到冷气团上方，从而形成云层。低空的云层表明锋面正在逼近，未来 12 小时内将有一段时间的降雨。

层云是覆盖天空的低层连续云层。层云是由缓慢上升的空气或微风将潮湿的空气吹过寒冷的陆地或海面而形成的。层云很薄，因此虽然天气可能阴沉，但不太可能下雨，最多会下点小雨。层云与雾完全相同，所以如果你曾在雾天在山中行走，那你就是在云中行走。

5）透镜状

我们最后介绍的两种云类型不会帮你预测未来的天气，但它们确实能让你瞥见大气极其复杂的运动。光滑的透镜状荚状云是在空气被吹上山脉时形成的。

一旦越过山脉，空气就会下沉到原来的高度。下沉时，空气会变暖，云会蒸发。但它可能会超过高度，在这种情况下，空气团会回升，从而形成另一片荚状云。这会导致一串云延伸到山脉之外。风与山脉和其他地表特征的相互作用是计算机模拟器必须呈现的众多细节之一，才能准确预测天气。

6）开尔文-亥姆霍兹

最后，我个人最喜欢的是开尔文-亥姆霍兹云。开尔文-亥姆霍兹云就像一朵破碎的海浪。当不同高度的气团以不同的速度水平移动时，情况就会变得不稳定。气团之间的边界开始波动，最终形成更大的波浪。

开尔文-亥姆霍兹云非常罕见——我唯一一次看到开尔文-亥姆霍兹云是在丹麦西部的日德兰半岛上空——因为只有当低层气团包含云时，我们才能看到大气中发生的这一过程。然后，云可以描绘出波浪的轨迹，揭示出我们头顶上原本看不见的运动的复杂性。

汉娜·克里斯滕森是牛津大学大气海洋和行星物理学客座研究员。本文最初发表于《对话》。