淺談云能天的人工觀測

（西藏那曲地區班戈縣氣象局\\西藏那曲地區氣象局\\西藏那曲地區氣象局 西藏 那曲852000）

摘要：目前我區地面氣象觀測基本上實現了自動化，但云、能見度和天氣現象（以下簡稱云能天）仍以人工觀測為主，觀測員對云能天的主觀判斷起決定因素，需要觀測員熟悉云能天的定義，掌握科學的觀測方法，并結合當地云能天的特點等方面進行觀測記錄，增強對云能天人工觀測的科學性和準確性，提高云能天的觀測質量，為科學研究和氣象服務積累可信度高的資料。

關鍵詞：地面氣象觀測天氣現象能見度質量

引言

云的形成和演變，是大氣中錯綜復雜的物理過程的具體表現之一，而大氣中這種物理過程的變化又常伴有各種天氣現象。能見度是大氣透明度的一種表示，也是氣團特性的要素之一，即大氣的光學狀態。云能天是人可以直接感知的，同時也是臺站預報的重要內容。云能天對航空飛行也有著直接影響，云能天的準確觀測為保障飛行安全起著不可低估的作用。因此當前加強對云能天的觀測仍具有很重要的實際意義。本文就云能天觀測中的體會作一些總結。

1．云的觀測中注意的問題

1.1 在觀測中要將云的形態學分類和物理學分類結合起來

地面氣象觀測規范中云的定義：云是懸浮在大氣中的小水滴、過冷水滴、冰晶或它們的混合物組成的可見聚合體；有時也包含一些較大雨滴、冰粒和雪晶。其底部不接觸地面。

在實際觀測工作中，按云的外形特征、結構特點和云底高度，將云分為三族，十屬，二十九類，即按云的形態學分類進行觀測記錄，但是單純地按這種分類觀測，在實際觀測中碰到相似的云容易發生誤記。因此要準確科學地觀測云，在加強對云的連續觀測的同時，還要從云的發生發展的物理過程和大氣環流背景來綜合判斷，這樣將能更好地掌握形成云的物理原因與其形態的關系，并進行科學的觀測。

1.1.1 對流形成的云

這類云主要是積云（碎積云、淡積云、濃積云）和積雨云。這類云在高原上一年四季常出現，但以夏季為最多，并且發展的比較典型。在對流層中部，因空中風速風向隨著高度變化比較劇烈或因氣層不穩定，引起對流而生成一些不太厚的云塊為絮狀高積云，這種云的出現表明它所在的高度大氣層結不是很穩定。如果高空濕度較大，由于風隨高度急劇變化或高空氣流輻合等而引起對流，且對流所形成的云底的溫度很低（在-15℃以下）時，就會形成卷云，卷云由冰晶組成，由于冰晶反射光線能力很強，因而成白色。產生對流的條件不同，形成的積云特點亦不同，熱力對流或氣流過山時產生的對流與山地熱力對流結合在一起而形成的積云，具有明顯的日變化，上午較弱，下午對流最強。入夜對流逐漸減弱以至完全停止，而鋒面引起的對流則在一天任何時候均可出現。

1.1.2 大范圍的規則上升運動形成的云

大范圍的規則上升運動是由大范圍空氣的水平輻合所引起，如暖鋒（緩行冷鋒）上的上升運動，氣流越山時的上升運動以及其它各種水平輻合所引起的大規模上升運動等。這種運動與對流運動的區別主要有兩點：①對流所引起的上升運動是熱力原因引起的，而大范圍的規則上升運動是動力原因引起的；②對流運動產生時空氣層結是不穩定的，而大范圍的規則上升運動產生時空氣的溫度的層結是穩定的。大范圍規則上升運動速度不大。潮濕空氣在這種運動作用下形成的云有卷層云、高層云和雨層云三種。這三種云的主要區別在于厚度和離地高度不同。高層云和雨層云很難區分，隨著云厚的增大，高層云由透光變為蔽光，逐漸演變成大量降水的雨層云。

1.1.3波動形成的云

波動形成的云按形成高度可分為卷積云、高積云和層積云，云中的上升速度僅次于對流云中上升速度。當空氣中存在波動時，由波谷到波鋒空氣上升，由波鋒到波谷空氣下沉。空氣上升處如其它條件具備則會由于絕熱冷卻而形成云，空氣下沉處則無云形成。如果在波動形成之前該處已有厚度均勻的層狀云存在，則在波峰處加厚，波谷處云減薄以至消失。

1.1.4 亂流形成的云

亂流形成的包括層云、層積云和碎雨云。這類云云中的上升氣流速度很小。

以上云的分類，是從形成云時最主要的一種上升運動的不同性質而分類的，實際上天空中出現的云，往往不是由單純的一種上升運動所形成的。另外，在云的發展過程中，上升運動的性質也會有所改變。觀測員在掌握了云的物理學分類后，對云的形態觀測有很大的幫助。

1.2云狀的判定、云量的估計及其注意事項

云狀的判定，主要是根據天空中云的外形特征、結構、色澤、排列、高度以及伴見的天氣現象，參照“云圖”、衛星云圖和雷達圖等，經過認真細致的分析對比判定云狀，特別要注意云的連續演變過程以及云的發生發展的物理過程。

1.2.1 云狀判定應注意的事項

①從整體上判別，防止“遠景效應”的影響。例如：有云縫的云塊，在距離觀測者一定角度時就看不見云塊之間的間隙了；遠處高度較高（或同高）的云看起來比近處較低的云還低；平行云條有趨于地平線某一點或兩點輻合的現象。②確定云層透光還是蔽光，不能單從有無云縫，能否見晴天及云量的多少來判別，而應從云的個體中間及邊緣是否透光這點出發，即使沒有云縫，但云層中個體明顯、薄的部分比較明亮，就是透光，如這類Sc tra或Ac tra布滿全天時，其云量可記10成。同理，蔽光云也不一定記10成。③根據觀測云塊的視寬度角來區分Ac與Sc時，要考慮云塊所在天空位置，一般指地平線30度以上時可用此方法。④Cb云頂未脫離母體前不能記Ci not，只能記Cb云。當Cb云頂脫離母體時才能記Ci not。⑤夜間觀測云時，首先必須了解當天云的演變情況和傍晚時云在天空的分布及演變趨勢，為夜間觀測打下基礎。入夜后更應密切觀察云的變化。觀測前應先到黑暗處停留一段時間，等眼睛適應環境后再進行觀測。觀測時，可根據視覺，結合星光的疏密、清晰程度，云體的顏色、移動速度以及伴見的天氣現象，進行綜合分析判斷。這樣得到的觀測記錄就比較客觀可信。

1.2.2 天空狀況不明時云狀、云量的記錄

a、因雪暴、霧使天空的云量、云狀無法辨明時，總、低云量記10，云狀欄記該現象符號。因吹雪、霧、輕霧使天空不能完全辯明時，總、低云量記10，云狀欄記該現象符號和可見的云狀。雖有吹雪、霧、輕霧現象，但天空的云量、云狀能完全辯明時，則按正常情況記錄。b、因煙幕、霾、浮塵、沙塵暴、揚沙等視程障礙現象使天空云量、云狀全部或部分不明時，總、低云量記“－”，云狀欄記該現象符號或同時記錄可辯明部分的云狀；若透過這些天氣現象能完全辯明云量、云狀時，則按正常情況記錄。c、兩層以上云的記錄下層云布滿天空，從云縫中可見上層有云時，應盡量辯認，否則僅記云屬符號；實在不能辨別，則記“－”。

1.2.3云量觀測中應注意的事項

① 出現Cs nebu、As云時，其量應布滿全天，但當較大范圍的系統云移近測站，其逐漸侵入（或逐漸移出）測站上空時，云量應如實記載。②當Cb云布滿全天，其下有Ac lent或Ac cug時，則記錄低云量時應減去這部分中云量。

1.3 掌握云的生消演變的天氣背景

在自然大氣中，形成云的基本條件有三個：一是充足的水汽；二是有足夠多的凝結核；三是使空氣中的水汽凝結（或凝華）成水滴（或冰晶）時所需的足夠的冷卻。有利于滿足這些條件的天氣系統有：槽前和低壓前部的氣流輻合區、暖平流區、鋒上暖氣團中以及山脈的迎風坡等，這些系統都有上升運動，有利于云的形成和加強。而在槽后和低壓后部、高壓區中、氣流輻散區、冷平流區以及山脈的背風坡等區域則有下沉運動，不利于云的形成和維持。根據云的形態來識別云是觀測云的主要依據，但是結合天氣形勢進行綜合分析也是十分必要的。觀測人員平時要注意實況天氣圖與實際觀測的分析和比較，注意總結各種天氣系統影響下的云系演變規律，掌握云的形成和消散的原理，提高云的觀測質量。

2．降水現象與云狀記錄的配合

降水現象是云的產物，不同性質的降水常與特定的云層相聯系。因此降水現象必須與云狀配合，準確地反映出大氣的物理變化過程。

現行地面氣象觀測規范中降水現象有11種。雨一般降自氣層較穩定的Ns、As、Sc和Ac云中。陣雨出現時一般氣層不穩定，常出現于Cb、Cu、Sc等積狀云層下。毛毛雨下降時氣層也是穩定的，通常降自St和霧中。雪出現在氣層穩定的Ns、As、Sc和Ac云中，冬季高原上Ci也會降雪。陣雪和陣性雨夾雪降自氣層較不穩定的Cb、Cu、Sc云層下，雨夾雪出現的云層與雨一致，大氣層結更加穩定。霰下降時常呈陣性，降自氣層較不穩定的Cb、Sc云中，米雪下降時均勻疏緩，來自氣層穩定的St和霧中。冰粒降自氣層穩定的Ns、As、Sc云層中。冰雹常出現在夏、春、秋季氣層不穩定的Cb云中。

在現象天氣現象編碼中非陣性降水又分為間歇性和連續性降水。一般間歇性降水多降自As和 Sc云中，降水時降時止，或降水雖未停止而強度變化卻時大時小，這些變化都很緩慢，降水停止或強度小的時間內，天空和其它要素沒有顯著變化。連續性降水時間較長，在降水過程中強度變化很小，多降自Ns和As中。

3．現在天氣現象與能見度的配合

氣象上講的能見度是用氣象光學視程表示。地面氣象觀測中觀測的是有效水平能見度，白天能見度是指：視力正常(對比感閾為0.05)的人，在當時天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認的目標物(黑色、大小適度)的最大距離。夜間則選取測站周圍一定亮度的固定燈光作為目標燈，用來估計燈光能見度，然后依據燈光強度再換算成白晝條件下的能見度。能見度的觀測可采用目測和器測。目前，基本臺站的能見度觀測都是以人工目測為主。但人工觀測的人為主觀影響大，規范性、客觀性相對較差。為了減小觀測員個人主觀性誤差，臺站要加強集體觀測。為了業務發展需要，還要設置一些合理的目標物（目標燈），特別是針對霾、浮塵、霧和沙塵暴的等級的詳細劃分和重要報發報需要，在5000米、1000米、500米和50米要有確定目標物作參考。

（1）在定時觀測時，霧、輕霧、吹雪、雪暴、煙幕、霾、沙塵暴、揚沙、浮塵等視程障礙現象必須與能見度相配合。例如：08時定時觀測時，6時30分到7時48分有霧，7時48分后霧變薄消散，天空可辨明，實況能見度大于1.0千米，現在天氣編報42，但08時能見度必須記錄為小于1.0的值。

（2）降水現象也可使能見度變差。如果降水過程中能見度變差不是由視程障礙現象引起的，則不能記視程障礙現象，但如果能明確判斷出能見度差是由視程障礙現象引起的，則需同時記錄視程障礙現象。如有觀測員因大雨引起能見度小于1.0千米時，則同時記霧，但當雨轉小時能見度又很好，這種記錄就不妥。又如中常或濃的毛毛雨和中常或大的雪（陣雪）單獨下降也會使能見度小于1.0千米，這時若確定沒有影響能見度的視程障礙現象時，則不要記錄視程障礙現象。

（3）重要天氣報中有關視程障礙現象組95vvv、957ww中能見度vvv及ww的編報規定與地面天氣報告中的及是不一樣的。95vvv組中的vvv是以米為單位編報的，而 中的是以千米為單位編報的。957ww組中ww編碼對應4種現象8個電碼，其中霾和浮塵所對應的電碼與地面天氣報中含義一致，沙塵暴對應的電碼30、31、32和霧對應的電碼40、41、42與地面天氣報中組的是完全不一致的。重要天氣報中ww電碼30、31、32分別指示的是沙塵暴、強沙塵暴、特強沙塵暴；40、41、42指示的是霧、濃霧、強濃霧，表示的是沙塵暴和霧的強度級別，而地面天氣報中 電碼30、31、32輕或中度沙塵暴的發展變化情況；40、41分別指的是觀測時近處有霧和散片的霧，編報這兩個電臺時能見度是不能小于1.000米，42表示觀測時的霧在過去一小時內已變薄，天空可辨明。觀測員一定要分清重要天氣報中有關能見度與天氣現象的編碼與地面天氣報中區別。

結語

在云能天未實現自動化觀測前，目前地面氣象觀測人員在實際觀測工作中，一定要熟練掌握云能天的定義、分類和含義，理解它們之間的相互聯系，以及當地云能天的特點，在觀測工作中如實科學記錄云能天等人工觀測要素，真實地反映出各種天氣背景下云能天的特點，

云要從云的形態學分類入手，懂得各種云的定義，熟記云的外形特征，另一方面要熟練掌握云的形成原理與大氣變化的關系，從而提高云的觀測質量。在熟記業務規范的同時，還要加強對氣象學、天氣學原理等氣象基礎理論的學習，做到各種知識的綜合運用，這對促進地面氣象觀測有很好的作用。

參考文獻：

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