積雨雲：地平線上大雨和雷聲。

現代天氣預報依賴 複雜的計算機模擬器。 這些模擬器使用描述大氣的所有物理方程，包括空氣的運動，太陽的溫暖，以及雲和雨的形成。

增量改進 隨著時間推移預測 意味著現代五天天氣預報與三天預報一樣熟練 20年前.

但你不需要一台超級計算機來預測未來幾個小時頭部的天氣會如何變化 - 這在各種文化中都是眾所周知的 幾千年。 通過密切關注您上方的天空，並了解一下云是如何形成的，您可以預測是否正在下雨。

而且，對雲形成背後的物理學的一點了解突出了大氣層的複雜性，並且闡明了為什麼預測超過幾天的天氣是如此具有挑戰性的問題。

所以這裡有六個雲要注意，以及它們如何幫助你了解天氣。

1）積雲

積雲：小白色蓬鬆的雲彩. Brett Sayles / Pexels, CC BY

當空氣冷卻到露點時形成雲，空氣不能再保持其所有水蒸氣的溫度。 在此溫度下，水蒸氣凝結形成液態水滴，我們將其視為雲。 為了實現這一過程，我們需要迫使空氣在大氣中上升，或使潮濕空氣與冷表面接觸。

在陽光明媚的日子，太陽的輻射會加熱土地，從而加熱土地上方的空氣。 這種溫暖的空氣通過對流和形式上升 積雲。 這些“天氣晴朗”的雲看起來像棉花。 如果你看一個充滿積雲的天空，你可能會注意到它們有平底，它們都處於同一水平。 在這個高度，來自地面的空氣已經冷卻到露點。 積雲一般不會下雨 - 你天氣晴朗。

2）積雨雲

雖然小積云不下雨，但如果你注意到積雲越來越大並向更高層延伸到大氣中，那就表明正在下大雨。 這在夏天很常見，早晨的積雲發展到深處 積雨雲 （雷暴）下午的雲。

具有特徵鐵砧形狀的積雨雲。

在接近地面的情況下，積雨雲定義明確，但在更高的位置，它們開始在邊緣看起來纖細。 這種轉變表明云不再是水滴，而是冰晶。 當陣風吹過雲層外的水滴時，它們會在乾燥的環境中迅速蒸發，使水雲形成非常鋒利的邊緣。 另一方面，雲外攜帶的冰晶不會迅速蒸發，呈現出細膩的外觀。

積雨云通常是平頂的。 在積雨雲中，暖空氣通過對流升起。 在這樣做時，它逐漸冷卻，直到它與周圍大氣的溫度相同。 在這個水平，空氣不再浮力，所以不能進一步上升。 相反，它展開，形成一個特徵性的鐵砧形狀。

3）Cirrus

卷雲可以標誌著溫暖的前方和下雨。 圖片來源： 西蒙A. Eugster

觸鬚 形成非常高的氣氛。 它們纖細，完全由落入大氣層的冰晶組成。 如果Cirrus通過以不同速度移動的風水平運載，則它們採用特有的鉤狀形狀。 只有在非常高的海拔高度或緯度，Cirrus才能在地面產生雨水。

但是如果你注意到Cirrus開始覆蓋更多的天空，並且越來越厚，這是一個很好的跡象表明暖鋒正在接近。 在溫暖的前方，溫暖和冷空氣相遇。 較輕的暖空氣被迫在冷空氣質量上升，導致雲形成。 降低的雲層表明前方正在靠近，在接下來的12小時內會有一段時間下雨。

4）Stratus

Stratus：陰沉的。 漢娜克里斯滕森, 作者提供

層雲 是覆蓋天空的低連續雲片。 通過輕微上升的空氣或溫和的風將層雲形成，在寒冷的陸地或海面上帶來潮濕的空氣。 層雲很薄，所以雖然條件可能會讓人感到沮喪，但下雨的可能性很小，最多只會是細雨。 Stratus與霧相同，所以如果你在大霧天一直在山里行走，你就一直在雲中行走。

5）透鏡狀

我們最後的兩種雲類型無法幫助您預測即將到來的天氣，但它們確實可以讓人一瞥大氣中非常複雜的運動。 光滑，鏡片狀 光柵 當空氣被炸毀並越過山脈時形成雲層。

雙凸透鏡雲形成山脈。

一旦經過山峰，空氣就會回到原來的水平。 當它下沉時，它會變暖並且云蒸發。 但它可以超調，在這種情況下，空氣質量會反彈，從而形成另一個透鏡雲。 這可能會導致一串雲，延伸到山脈之外。 風與山脈和其他表面特徵的相互作用是必須在計算機模擬器中表示的許多細節之一，以獲得對天氣的準確預測。

6）Kelvin-Helmholtz

最後，我個人的最愛。 該 開爾文 - 亥姆霍茲 雲類似於破碎的海浪。 當不同高度的氣團以不同的速度水平移動時，情況變得不穩定。 氣團之間的邊界開始波動，最終形成更大的波浪。

Kelvin-Helmholtz雲類似於海洋中的破浪。

Kelvin-Helmholtz雲是罕見的 - 我發現它的唯一一次是在丹麥西部的Jutland上 - 因為我們只能看到這個過程發生在大氣中，如果較低的氣團包含雲。 然後雲可以追踪破碎的波浪，揭示我們頭頂上看不見的動作的複雜性。

關於作者

Hannah Christensen，大氣海洋和行星物理訪問研究員， 牛津大學

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