朱杰 趙桂香 郝婧宇 李清華 徐可文
時光荏苒,滄海桑田變幻無窮,而天上的云彩一如既往,緩慢悠揚,似在傾聽,似在微笑,又似在訴說。云,從古至今就與人們的生活息息相關。唐代詩人王維在《過香積寺》中寫道“不知香積寺,數里入云峰”,唐代詩人崔顥在《黃鶴樓》中也寫下“黃鶴一去不復返,白云千載空悠悠”的千古絕唱。

《世說新語·賞譽》中有這樣的一個故事:王仲祖、劉真長造殷中軍談,談竟,俱載去。劉謂王曰:“淵源真可。”王曰:“卿故墮其云霧中。”后便引申出“云里霧里”“一頭霧水”的俗語和“墮云霧中”的成語,比喻迷惑不解。由此可見云和霧帶給人的是神秘、虛無和縹緲,那么云到底為何物呢?
云,通俗地講,就是一團水汽,它是由大量細微的水滴、冰晶和灰塵組成的懸浮在大氣中的可見聚合體。由于大氣壓力隨高度的增加不斷降低,空氣上升時膨脹、冷卻,飽和水氣壓也會隨著降低,當空氣中的水汽達到飽和并凝結成大量細微的水滴漂浮在空中時,就形成了云,而在地面形成則稱之為霧。
文人雅士坐看云起云落,它們有的宛如長蛇,橫臥天際;有的薄如羽翼,悠然輕盈;有的狀若潑墨,恢弘大氣;有的好似國畫,色彩絢麗。有時候像層巒疊嶂的郁郁山林;有時候又像萬馬奔騰的汪洋河海;有時候晴空萬里,下一秒就烏云密布,風雨欲來……那么,云為何有千變萬化的姿態?人們又是如何去對云分類的呢?
云朵的形態各異,第一是由于不同高度的氣溫不一樣;第二是由于高空風速差異;第三是水汽含量在不同高度也不相同。不同的物理過程會生成不同的云。氣象學中,云是天氣系統的一種表現形式,根據云的外觀、高度,結合云形成的過程,對云進行分類。目前,國際上通用的做法是將云分為低、中、高云和直展云。中國依據這一分類體系,結合氣象觀測、天氣預報的需要和云的基本外形,具體將云分成三族十屬二十九類云狀。按照云底高度將云分為低、中、高三族,然后再區分為十屬(卷云、卷層云、卷積云、高層云、高積云、層云、層積云、雨層云、積云和積雨云),并進一步細分為二十九類,如淡積云、碎積云、透光層積云、堡狀高積云、毛卷云等。
云的觀測過去主要以人工觀測為主,包含云高、云狀等項目。每天,觀測員會間隔三小時或一小時觀測一次天空狀況,通過觀測對比,記錄云的生成、發展和消亡的過程,從而預判未來天氣的變化。隨著氣象探測技術的不斷發展,氣象部門在觀測方面也逐漸由人工觀測向自動化觀測改革。取而代之的是各種自動化的觀測儀器,如雷達可觀測到云內水滴、雨滴等分布情況,而氣象衛星則可探測到云頂亮溫,業務人員對觀測成果的干預更為智能化、自動化、數字化,但對云狀的觀測,目前尚無有效的手段。我們相信,隨著科技發展,人工智能技術的運用這一難題必將獲得突破。

在公眾熟知的天氣預報中,經常會聽到晴天、多云、陰天等詞匯,這便是根據云在天空中的占比作為依據確定的。從視覺上來看,晴天或少云時,碧空如洗,萬里無云或僅有少量積云(云量在0%~10%為晴天,10%~30%為少云);多云時,云層覆蓋大部分天空,且云層多為積云或范圍不大的層狀云,陽光可透過云層照射到地面(云量在30%~70%為多云);陰天時,大范圍層狀云覆蓋天空,對透光率影響較大,一般看不到太陽(云量大于70%則為陰天),帶給人一種“黑云壓城城欲摧”的感覺,也預示著風雨即將來臨。而我國勞動人民也根據豐富的生活觀察,對云的萬千變化有了寶貴的經驗總結,即云的諺語。
千百年來,我國勞動人民在生產生活中根據云的形狀、來向、移速、厚薄、顏色等的變化,總結了豐富的“看云識天氣”經驗,并將這些經驗編成諺語。如“天上鉤鉤云,地下雨淋淋”,鉤鉤云即鉤卷云,出現在暖鋒面和低壓之前,說明暖鋒面或低壓即將到來,預示著下雨天氣的到來;然而,鉤鉤云出現在雨后或者冬季,就會出現連續的晴天或霜凍天氣,因此又有“鉤鉤云消散,晴天多干旱”“冬鉤云,曬起塵”的說法。又如“天上魚鱗斑,曬谷不用翻”,是指狀若鯉魚斑一樣的透光高積云,這樣的天氣多表現為晴朗,具有良好的光照,谷子不用翻就能曬干,是天氣將轉晴的征兆。在高壓控制下,高空的冷空氣下沉,沖破連續的云層形成魚鱗狀。但是,如果云體為狀若細小魚鱗的卷積云,則會多雨并伴有大風,這種云多發生在低壓槽前或臺風外圍,出現在雨前或雨后,所以又有“魚鱗天,不雨也風顛”的諺語。
此外,還有大家熟知的“早霞不出門,晚霞行千里”“處暑有雨十八江,處暑無雨干斷江”“早看東南,晚看西北”“朝有破紫云,午后雷雨臨”“天上烏云蓋,大雨來得快”“云往東,車馬通;云往南,水漲潭;云往西,披蓑衣;云往北,好曬麥”,等等。
氣象諺語是中國勞動人民在長期生產生活實踐中總結出來的預測未來天氣變化的經驗性俗語,可以便捷地幫助百姓估測常見的天氣及變化趨勢,言簡意賅,朗朗上口,具有濃厚的民間文學色彩,在民間流傳廣泛而且久遠,是中華民族智慧的結晶。然而,諺語多是人們觀察當地天氣的經驗總結,其適用范圍具有一定的局限性。
云在天氣預報中有著十分關鍵的作用,在預報員眼中,云揭示著大氣的運行狀態,是天氣的“招牌”,是“風向標”和“晴雨表”。通過對云“前生今世”演變的直接分析,可以了解到大氣中的氣流變化、層結狀態以及水汽含量等,再結合數值預報和預報員的綜合研判,便可獲知天氣系統的實際狀態、發展趨向和變化強度,從而判識未來天氣的演變,尤其是短時臨近天氣的變化情況。
另外,氣象部門利用氣象衛星、天氣雷達、探空及地面觀測等多源觀測手段,采用數值融合和數據同化等方法,獲取分析天空中的云量、云狀、云底高和云頂高等重要信息,為預報員提供數據參考,為天氣預報制作提供有力的信息支持。其中,氣象衛星觀測作為一種天基觀測,不受時間和空間的限制,更具觀測覆蓋范圍廣、頻次高的優勢,所反映的信息也更為客觀。衛星觀測實現了衛星云圖的“可視化”,用數學方法完美詮釋了云的“物理問題”。
近年來,我國氣象衛星如風云系列衛星的觀測能力以及物理解譯能力日趨完善,同時高新科技和設備的應用如閃電成像儀、干涉式大氣垂直探測儀等也使得對云的觀測和研究變得更加立體,空天地一體化綜合觀測的逐步實現也是云觀測的發展趨勢。
預報員常常通過云圖分析預報未來的降水天氣情況。在他們看來,看似簡單的衛星云圖就像地球的脈絡,包含著未來天氣的各種信息。通過可見光云圖可以看出云的結構、云的厚度,紅外云圖依據的是云頂亮溫,可反映云發展的程度,再結合水汽云圖分辨出云的種類后便知曉對應的天氣意義,而經過超級計算機的數值計算和模擬,從中分解出的溫度、濕度、風場和氣壓等信息,加上人工分析研判,就可以預測未來的天氣演變趨勢。
預報員可以通過高新設備實時傳送回的監測數據和數值天氣預報模式,了解大氣環流變化、進行捕風捉云,他們既能背出各種傳統的氣象諺語,也能依靠各種先進設備“解放雙手”,尤其在汛期,更加能摸準強對流天氣的脈搏。
熟悉的天氣預報,熟悉的《漁舟唱晚》旋律緩緩響起,在氣象部門看來,虛無縹緲的云是一道風景、一種預言,是地球母親在輕輕吟唱,在娓娓道來,是對廣袤大地傾訴的深沉熱愛,是揮灑在天空畫卷中的神秘詩篇,也是深藏于大自然的喃喃之語,這其中的奧秘在等待著我們不斷探索、不斷發現。