海上打撈施工受天氣的影響很大,打撈工程師應掌握衛星氣象雲圖的知識,對打撈工場海域的天氣情況進行正確的判斷和預測。
1. 風雲二號衛星簡介
風雲二號氣象衛星定位於東經105°赤道上空,它提供了以我國中部經度為中心的三分之一個地球範圍內每小時一次的雲圖資料。這些雲圖資料將填補我國西部、西亞、印度洋上的大範圍資料空白,對天氣預報有十分重要的意義。
我國處於中緯度西風帶,天氣系統大多從西邊來,過去我國天氣預報用的衛星雲圖主要使用日本的GMS衛星。在GMS雲圖上,我國處於觀測區的西北邊緣,不僅雲圖畸變很大,還不能看到從西邊過來的天氣系統。而從西伯利亞南下的冷空氣,從西藏高原上東移的天氣系統以及從印度洋上北上的暖溼氣流都對我國天氣有十分重要影響。有了風雲二號氣象衛星以後,從我國西面過來的天氣系統將處於它的監視範圍之內。
風雲二號氣象衛星的導風資料,將填補印度洋上的廣大資料空白區。印度洋上空幾乎沒有島嶼,氣象資料十分缺乏。印度洋上的衛星導風資料將是在這個地區進行天氣分析的重要的基本資料。由於我國夏季季風的進退與印度洋上的天氣系統關係密切,風雲二號氣象衛星在印度洋的導風資料,還將對改進我國夏季季風進程的預報有意義。
風雲二號氣象衛星每小時提供一次雲圖。在需要的時候,還要以進行加密觀測。這種高頻次的雲圖資料,可以有效地監視暴雨、颱風等災害性中小尺度天氣系統。
風雲二號氣象衛星的射出長波輻射資料,提供了大氣中雲的信息以及熱帶地區大尺度環流系統分布的信息。這些信息揭示了大氣中赤道輻合帶、副熱帶高壓等大尺度環流的中期振蕩,是中期天氣預報的有用工具。
風雲二號氣象衛星在亞洲地區第一次提供了水汽雲圖。水汽輸送是大氣中產生暴雨的基本條件。水汽雲圖所提供的大氣中、高層水汽輸送情況對於我國暴雨形成的分析服務也是十分有意義的。
FY-2衛星採用自旋穩定的姿態保持方式:自旋軸垂直軌道平面誤差<0.5;自旋速率為98±1轉/分(rpm),運行中可能提高為100rpm。
FY-2氣象衛星的主要任務是:
(1) 獲取可見光、紅外雲圖和水汽圖;
(2) 收集來自海洋漂浮站、無人自動氣象站的觀測數據;
(3) 播放展寬數字雲圖、低分辯率雲圖和天氣圖。
2. 可見光雲圖
可見光雲圖:氣象衛星通過可見光波段(一般是0.5到0.7微米)探測獲得的資料。不同的地表、海洋等在可見光波段有不同的特徵,可見光雲圖的探測值為反照率。可見光資料只能在白天使用。在FY-2雲圖中為通道5(ch5)的資料。
可見光雲圖是衛星掃描輻射儀在可見光譜段,如AVHRR儀器的CH1(0.68-0.725微米)通道或靜止衛星的(0.52- 0.75微米),測量來自地面和雲面反射的太陽輻射,如果將衛星接收到的地面目標物反射太陽輻射轉換為圖象,如果衛星接收到的輻射越大,用越白的色調表示;而對接收到的輻射越小,則用越暗的色調表示,這就得到可見光雲圖。
在可見光雲圖上,物象的色調決定於反射太陽輻射的強度。而衛星接收到的反射太陽輻射決定於入射到目標物上的太陽輻射,及目標物的反照率。入射至目標物的太陽輻射又與太陽高度角有關。因此,在可見光雲圖上物象的色調與其本射的反照率和太陽高度角有關。
反照率對可見光雲圖上色調的影響:在一定的太陽高度角下,衛星接收到的輻射僅決定於物體的雙向反射率,如果將地面看成朗伯面,則衛星接收的輻射僅取決於物體的反照率,物體的反照率愈大,它的色調愈白;反照率愈小,色調愈暗;表2-18給出了各種雲和地面目標物體的反照率。表2-19給出了各類地面目標物在可見光雲圖上的色調。反過來,可以根據衛星雲圖上的色調估算入射到地表面的太陽輻射、物象的反照率和雙向反射率。
表2-18 一些主要雲和地面目標物的反照率
雲和地面目標物
主要特徵
反照率
積雨雲
大而厚
92
積雨雲
小,雲頂在六公裡左右
86
卷層雲
厚,下面有中低雲和降水
74
積雲,層積雲
陸地上,雲量>80%
69
層積雲
陸地上,雲量>80%
68
層雲
厚,出現在洋面上,雲厚約0.5公裡
64
沙漠
白砂
60
層積雲
洋面成片
60
積雪
舊雪,已有3-7天,大部分在森林地區
59
新雪
80
層雲
薄洋面上
42
捲雲
薄,單獨出在陸地上.
36
卷層雲
單獨在陸地上
32
晴天積雲
陸地上雲量 雲量>80%
29
中雲(高層高積雲)
中等厚度
68
沙地
谷地、平原、坡地,
77
沙地和矮樹林
17
植被
18
針葉林
12
海洋,湖泊,河流
9(7)
太陽高度角對可見光雲圖上色調的影響:太陽高度角決定了衛星觀測地面時的照明條件,太陽高度角愈大,光照條件愈好,衛星接收到的反射太陽輻射也愈大,否則愈小。這就是目標物的色調還與每天衛星觀測的時刻和季節有關,如在北半球冬季中高緯度地區,太陽高度角很低,照明差,圖片色調十分灰暗。又如衛星在早晨或傍晚觀測,太陽高度角也很低,圖片色調也很暗。對於同一圖片上的各個點的太陽高度角也不同,如是上午的雲圖,圖片右半側(東面一側)的太陽高度角較高,色調明亮,而左半側,太陽高度角低,色調較暗。反之也可以根據這一特點判斷雲圖的觀測時刻,是否是可見光雲圖。對於靜止衛星中午的雲圖,整個觀測區的光照條件較好,物象間的反差明顯,圖片明亮。
表2-19 可見光雲圖上主要目標物的色調
色 調
目 標 物
1.黑 色
海洋、湖泊、大的河流
2.深灰色
陸地上大面積森林覆蓋區、牧場、草地、耕地
3.灰 色
陸地上晴天積雲、塔裡木沙漠、陸地上單獨出現的捲雲
4.灰白色
大陸上的中高雲
5.白 色
積雪、冰凍的湖泊和海洋、中等厚度的雲(中雲、積雲和層積雲)
6.濃白色
大塊厚雲、積雨雲團
3. 紅外雲圖
紅外雲圖是通過氣象衛星上紅外探測器得到的雲圖。一切絕對溫度高於0度的物體都會發出紅外輻射,氣象衛星通過紅外掃描儀可探測物體的溫度。紅外雲圖的優點是不論白天夜間都可以實現連續觀測,它的探測值是物體表面溫度的分布情況。
在紅外雲圖上的色調分布反映的是地面或雲面的紅外輻射或亮度溫度分布,在這種雲圖上,色調愈暗,溫度愈高,衛星接收到的紅外輻射愈大;色調愈淺,溫度愈低,輻射愈小。根據衛星雲圖上的色調差異可以估計地面、雲面的溫度分布。由於地表和大氣的溫度隨季節和緯度而變,所以紅外雲圖上的色調表現有以下幾個特點:
(1) 紅外雲圖上地面、雲面色調隨緯度和季度而變化
在紅外雲圖上,從赤道到極地,色調愈來愈變白,這是由於地面和雲面的溫度向高緯度地區遞減的緣故。同一高度上的雲,愈往高緯度,雲頂溫度降低,其低雲比中高雲尤為明顯。這就造成了在高緯度地區,低雲和地表面的色調同中高雲的色調很相近,這種現象在冬季最明顯,而且尤其是在夜間,最不容易區分出冷的地表面上空的雲。在冬季熱帶和副熱帶地區,地表面和高雲的溫度差達100℃以上,在雲圖上有明顯的反差;但是大陸極地區域,這種溫度差不到20℃,這就是說在高緯度地區地表和雲之間的溫度差很小,所以在紅外雲圖上只有很小的色調反差,不容易將雲與冷地表區別開,雲的類型也難以區別。
(2) 紅外雲圖上水面與陸地色調的變化
在冬季中高緯度地區,海面溫度高於陸地溫度,因此海面的色調比陸面要暗。但是到夏季,陸面的溫度要高於海面溫度,特別是在我國北方沿海地區,還不到夏季白天陸地增溫較快,如山東半島地區就表現為較暗的色調。
如果陸地與水面的溫度相近,則它們的色調相近,水陸界線也不清楚。在白天的陸地上,乾燥地表的溫度變化較大,其色調變化也大;潮溼或有植被覆蓋的地區,溫度變化較乾燥的地區小,其色調變化也較小。
4. 衛星圖像的基本特徵:可見光雲圖與紅外雲圖的比較
可見光雲圖上物象的色調決定於其的反照率和太陽高度角,紅外雲圖上物象的色調決定於它的溫度,所以比較這兩種雲圖,有一些外貌上相差很大,但也有些是十分相似的。請比較同一時刻可見光雲圖和紅外雲圖:
圖2-48 可見光和紅外雲圖的比較
可見光雲圖的西北側E處色調很暗,這是因在該處太陽高度角太低,光照不足之故;圖上,越往東南,太陽高度角越大,雲色調越白。
相應在紅外雲圖上E處,由於該時已是深秋時刻,地表的溫度較低,顯現較淺的色調。圖中A—B為白色捲雲帶,之下為中低雲區,之南M處為較厚的中低雲區。在紅外雲圖上,越往南,溫度越高,色調越暗。
5. 水汽雲圖
以6.7微米為中心的吸收帶是水汽強吸收帶,在這一帶內,衛星接收的是水汽發出的輻射,水汽一面吸收來自下面的輻射,同時又以自身溫度發射紅外輻射。如果大氣中水汽含量愈多,吸收來自下面的紅外輻射愈多,到達衛星的輻射就愈少。所以由衛星測量這一吸收帶的輻射就能推測大氣中水汽含量。由這一吸收帶得出的圖象稱水汽圖。
在水汽圖上,色調愈白表示大氣中水汽含量愈多,反之就愈少。比較水汽圖和紅外雲圖,發現水汽圖有以下特點:
1、在水汽圖上,積雨雲和捲雲的表現十分清楚,其特徵與紅外雲圖類同;
2、難以在水汽圖上見到地表和低雲(低於850百帕),其發射的輻射被大氣全部吸收而不能到達衛星;
3、在水汽圖上的水汽表現遠比紅外圖上的雲區要寬廣,因為在沒有雲的地方仍然有水汽存在;因此在水汽圖上水汽區比雲區要連續完整;
4、在水汽圖上色調淺白的地區是對流層上部的溼區,一般與上升運動相聯繫;色調為黑區是大汽中的幹區,相應大氣中的下沉運動。
圖(a)1999年9月5日10時GMS-5可見光
可見光雲圖,雲系更為斷裂,D渦旋沒有任何表現。但可見光圖上的有些目標物,特別是低雲在水汽圖上沒有表現。
圖(b)1999年9月5日10時GMS-5紅外
紅外雲圖上的A-B-C和G-D-E-F呈現斷裂雲系,D處渦旋較為清楚,但不如水汽圖清淅明顯,I處的雷暴仍很清楚。
圖(c)1999年9月5日10時GMS-5水汽
從A-B-C為一條寬的水汽帶,D處為一渦旋,從G-D-E-F是另一條水汽帶;兩水汽帶間為一窄的暗帶,在G-D-E-F的西側為一大片暗區;在A-B-C水汽帶的I處鑲嵌一雷暴雲團,在水汽圖上的色調最明亮。
圖2-49 可見光、紅外和水汽雲圖比較
6. 衛星雲圖上識別雲的六個判據
在衛星雲圖上,雲的識別可以根據以下六個判據:結構型式、範圍大小、邊界形狀、色調、暗影和紋理。
(1) 結構形式
在雲圖上,所謂結構型式是指目標物對光的不同強弱的反射或其輻射的發射所形成的不同明暗程度物象點的分布式樣,這些物象點的分布可以是有組織的,也可以是散亂的,即表現為一定的結構型式。衛星雲圖上雲的結構型式有帶狀、渦旋狀、團狀(塊)、細胞狀和波狀等。
由雲的結構型式有助於識別雲的種類和雲的形成過程,如:冬季洋面的開口細胞狀雲系,是由積雲或濃積雲組成,它是冷空氣到達洋面受海面加熱變性而形成的;大尺度的帶狀雲系主要是由高層雲和高積雲組成的;團狀雲塊一般是積雨雲等。
由雲的分布型式有助於識別天氣系統,如鋒面、急流呈帶狀雲系,颱風、氣旋(低壓、冷渦)具有渦旋結構等。
在一張雲圖上,常包含有許多複雜型式,並且有些型式是相互重迭的,這種重迭型式常是由於陸地地貌、水、冰雪和雲同時存在引起的,或者是由於高、中、低雲同時造成的,這種複雜型式的分析要很仔細,可藉助不同時相和多通道雲圖相互比較,以及對物象的認識,判別結構型式和形成原因。
(2) 範圍大小
在衛星雲圖上,雲的類型不同,其範圍也不同。如與氣旋、鋒面相連的高層高積雲和捲雲的分布範圍很廣,可達上千公裡;而與中小尺度天氣系統相聯的積雲、濃積雲和積雨雲的範圍很小。因此從雲的範圍可以識別雲的類型、天氣系統的尺度和大氣物理過程。如在山脈背風坡一側出現的排列相互平行的細雲線,就能知道這是山脈背風坡一側重力波形成的。
(3) 邊界形狀
在衛星雲圖上,各類物象都有自已的邊界形狀,所以根據不同的邊界可以判別各類物象。各種雲的邊界形狀有直線的、圓形的、扇形的,有呈氣旋性彎曲的、也有呈反氣旋性彎曲的,有的雲(如層雲和霧)的邊界十分整齊光滑,有的雲(積雲和濃積雲)的邊界則很不整齊。
雲的邊界還是判斷天氣系統的重要依據,如急流雲系的左界整齊光滑,冷鋒雲帶呈氣旋性彎曲等。
(4) 色調
色調有時也稱亮度或灰度,它是指衛星雲圖上物象的明暗程度。不同通道圖象上的色調代表的意義也不同。如可見光雲圖上的色調與物象的反照率、太陽高度角有關。對雲而言,其色調與它的厚度、成份(水滴或冰粒子性質)和表面的光滑程度有關。雲的厚度越厚,反照率越大,色調越白,大而厚的積雨雲的色調最白,因此由雲的色調可以推算雲的厚度。在相同的照明和雲厚條件下,水滴雲要比冰雲白。對水面的色調取決於水面的光滑程度、含鹽量、混濁度和水層的深淺,一般地說,光滑的水面(風很小)表現為黑色;水層越淺,水越混濁,則其色調越淺。
在紅外雲圖上,物象的色調決定於其本身的溫度,溫度越高色調越黑。由於雲頂溫度隨大氣高度增加而降低,雲頂越高,其溫度越低,色調就越白;因此根據物象的溫度能判別雲屬於那一種類型和地表。積雨雲和捲雲的色調最白,夏季白天沙漠地區,溫度高,色調很黑。
在短波紅外雲圖上,白天物象一方面反射太陽輻射的同時,其以自身的溫度發出短波紅外輻射,所以圖象上的色調不僅取決於反照率,還決定於溫度,造成圖象十分複雜,根據色調識別物象很困難。
在水汽圖上,根據色調可以識別水汽分布,但是由水汽圖也能判別積雨雲和捲雲。
(5) 暗形
暗影是在一定太陽高度之下,高的目標物在低的目標物上的投影。所以暗影都有出現於目標物的背光一側邊界處。暗影只能出現於可見光雲圖上,它反映了雲的垂直分布狀況。由暗影可以識別雲的類別。在分析暗影時要注意以下幾點:
1)暗影的寬度與雲頂高度有關,雲頂越高,暗影越寬。
2)暗影的寬度與太陽高度角有關,太陽高度角越低,迎太陽一側雲的色調越明亮,背太陽光一側出現暗影。所以冬季中高緯度地區或早晨的衛星雲圖上,一些較高雲的暗影較明顯。而太陽高度角較高時,如低緯度地區或中午前後期間,即使是捲雲或積雨雲也難以從雲圖上見到捲雲。
3)在上午的衛星雲圖上,暗影出現於雲的西邊界一側;如若是下午的雲圖上,則暗影出現於雲區的東邊界一側。
4)暗影只能出現於色調較淺的下表面上,如低雲、積雪或太陽耀斑區內容易見到暗影。在分析暗影時要將裂縫與暗影區分開。
(6) 紋理(圖2-50)
紋理是指雲頂表面或其它物象表面光滑程度的判據。雲的類型不同、或雲的厚度不一,使雲頂表面很光滑或者呈現多起伏、多斑點和皺紋,或者是纖維狀。由雲的紋理能識別不同種類的雲。如果雲頂表面很光滑和均勻,表示雲頂高度和厚度相差很小,層雲和霧具有這種特徵;如果雲的紋理多皺紋和斑點,就明雲頂表面多起伏,雲頂高度不一,積狀雲具有這種特徵;如果雲的紋理是纖維狀,則這種雲一定是卷狀雲。
有時候在大片雲區中出現有一條條很亮的或暗的條紋,其可以是直線或彎曲的,這些條紋稱「紋路」或「紋線」。這種紋線與雲的走向有關,指示1000—500百帕間等厚度線的走向。
圖2-50 傍晚可見光雲圖
A、B、C等處表現為雲頂紋理不均勻,在這些地方出現雲頂凸起,常稱之穿透性對流雲頂,每個雲頂處在迎太陽一側很明亮,背陽光一側出現暗影,雲頂高度很高,對流強烈,地面報告相應這些雲頂處有龍捲風出現。
7. 衛星雲圖上各類雲的識別
由以上識別雲的六個判據,能識別三大類:卷狀雲、對流性雲和層狀雲,其中包括九種云:卷狀雲、積雨雲、中雲(高層高積雲)、積雲濃積雲、層積雲、層雲或霧等。在衛星雲圖上上顯示的雲是地面觀測到雲的集合體,如果地面觀測到的雲小於衛星探測的解析度,則這種雲在衛星雲圖上難以判別。
(1) 卷狀雲
捲雲的高度高,溫度低,它由冰晶組成,反照率低,對可見光具有透明性。所以其色調:
1)在紅外雲圖上,通常表現成白色,與地表、中低雲間有強的對比度,很容易將它們區分開。只有十分稀薄的捲雲,色調較暗。
2)在可見光雲圖上,捲雲的色調變化範圍很大,由深灰到淺白色,這決定於捲雲的厚度,有時能透過捲雲看到其下面的地面目標物。
3)在水汽圖上,捲雲的色調呈白色。
(2) 積雨雲
衛星雲圖上的積雨雲時常是幾個雷暴單體的集合,它的主要特點有:
1) 結構型式(圖2-51、圖2-52):積雨雲在衛星雲圖上常呈團狀結構,稱為雲團。當高空風很小時,風的垂直切變小,積雨雲呈近乎圓型的雲團;當高空風很大時,風速的垂直切變很大,積雨雲呈橢圓型雲團,長軸方向與風的垂直切變方向一致;積雨雲團到成熟時,下風一側出現捲雲砧。
2) 色調:由於積雨雲頂最高最冷,所以無論是紅外雲圖,還是可見光雲圖或者水汽圖上,其色調最白。
3) 邊界形狀:積雨雲的邊界與其發展階段、風速垂直切變有關。當積雨雲處於初生階段時,雲的邊界光滑整齊;當積雨雲到發展和成熟階段時,其邊界處出現短的捲雲羽。當風的垂直切變很大時,積雨雲出現捲雲砧的邊界特徵。
4) 範圍大小:積雨雲是一種與中小尺度天氣系統有關的雲系,其尺度相差很大,小的只有十幾公裡,大的可達幾百公裡;一般說來,初生的積雨雲尺度小,呈小顆粒狀;成熟的積雨云云體較大。有些積雨雲相互合併,連成一片,形成尺度達數百公裡的雲區,這種雲系稱為對流複合體。
5) 紋理:積雨云云頂達對流層頂,所以一般地說,積雨雲的紋理較為光滑均勻,尤其是在紅外雲圖上。但是當出現穿透性強對流雲時,雲頂呈多起伏,在可見光雲圖上呈多皺紋和斑點的紋理特徵。
6) 暗影:一般地說,積雨云云頂高,有暗影。但是積雨雲在夏季最活躍,這時除早晚時刻,太陽高度角大,暗影不時時都明顯。分析時要注意。
Cb為一個強雷暴雲團,其東北一側出現一條弧狀雲線,西南側出現短的捲雲砧
圖2-51 高空風小時的圓形積雨雲紅外雲圖
A是長江流水域夏季梅雨鋒上的一個強雷暴雲團,通過增強顯示,可以看到雲中結構和強對流中心,圖中A處色調最白的地方,表示雲頂最冷、高度最高,該處對流強度最大
圖2-52 增強紅外雲圖
(3) 中雲(高層、高積雲)
在衛星雲圖上,由於高積雲單體遠小於衛星儀器的解析度,無法將高積雲與高層雲區別開來,只能將高積雲和高層雲統稱為中雲。中雲是與天氣尺度系統相聯的一種雲系,它的一些特點與大尺度天氣系統有關。
結構型式和範圍大小:中雲在衛星雲圖上表現為一大片,範圍可達二萬到二十萬平方公裡。其型式可以是渦旋狀、帶狀、線狀和逗點狀。
色調和紋理:①在可見光雲圖上,與鋒面、氣旋相連的中雲色調很白,紋理均勻,常常伴隨有低雲(雨層雲)和降水同時出現。②如果中雲下面沒有低雲,則其色調從灰色到白色不等;如果只有一層中雲,其色調為灰色。③如果中雲區多斑點和皺紋,則說明雲區內有對流出現或雲層厚度不一。④大多數中雲出現在捲雲下面,如果捲雲下面有中雲,則其色調更白一些。⑤在紅外雲圖上,中雲的色調介於高雲和低雲之間的中等程度灰色,對於較厚的中雲色調呈淺灰色。
中雲不一定有暗影和確定的邊界形狀,所以根據暗影和邊界不能識別中雲.
(4) 積雲、濃積雲
A、B是積雨雲,C1、C2是積雲濃積雲
圖2-53 積雲、濃積雲和積雨雲的可見光圖和紅外雲圖
在衛星雲圖上的積雲濃積雲實際上是積雲群,這引起積雲群在地面觀測中不容易觀測到。在衛星雲圖上判別積雲和濃積雲的依據有:
1) 結構型式:積雲濃積雲常表現為線狀、開口細胞狀等結構型式;有時積雲濃積雲呈離散分布型式。
2) 紋理:積雲濃積雲是由於下墊面加熱形成的,加熱的差異和大氣穩定度不同,使得積雲區內對流雲頂高度不一,厚度有參差,雲頂溫度不一致,無論在可見光雲圖還是紅外雲圖上,表現為多斑點、皺紋,為不均勻的紋理。
3) 邊界:由於局地加熱的不均勻性,積雲濃積雲的邊界不整齊不光滑。
4) 色調和暗影:由於積雲濃積雲主要由水滴所組成,所以在可見光雲圖上呈白色。在紅外雲圖上由於積雲濃積雲的高度參差不齊,雲頂溫度有差異,色調也不一致,對流較強的積雲濃積云云頂較冷,色調較白;對流弱的積雲濃積雲頂較暖,色調較暗,因此紅外圖上雲的色調差異可以判斷對流的強度。如果在一片層狀雲區內出現對流,則在雲區內會有暗影出現,在可見光雲圖上可以根據暗影的寬度和積雲的相對亮度確定對流的強度和雲的垂直厚度。
5) 晴天積云:一般分布很稀疏,不能為儀器所分辨,在雲圖上不能識別。但是當這類積雲越來越多,雲區範圍擴大,這時雲圖上表現為淡灰色,與地面的色調差異很小,雲的單體無法分辨,所以不容易識別。
(5) 低雲
層積雲
層積雲是行星邊界層內空氣的亂流混合造成的,通常出現於低層不穩定、高層穩定的大氣條件下,也就是低空有對流,高空為下沉氣流的情況下,它依據下面特點從衛星雲圖上識別:
1) 結構型式:在冬季洋面冷鋒後或副熱帶高壓的東南象處,層積雲常表現為球狀的閉合細胞狀雲系。在鋒面雲帶附近,層積雲表現為一大片或帶狀。
2) 色調:在海洋上,水汽豐富,層積雲一般密蔽天空,雲頂均勻,在可見光圖上呈白色,類似於中雲的色調;在大陸上,層積雲反照率低,層積雲是斷裂的、稀疏分布的,表現為灰色。在紅外雲圖上,層積雲表現為深灰到灰色,可與中雲區分開。
3) 範圍大小:層積雲的範圍相差很大,大體上與弱風到中度風區域相一致。
層積雲可出現於冬季冷鋒後高壓的東南象限,也出現於副高的東南象限,鋒面雲帶附近,還出現於山脈背風坡一側穩定大氣中。
出現在華北的霧區A處於冷鋒雲帶E-F的前方的西南氣流裡,四川盆地霧區B的西邊界與青藏高原的東邊界相一致,霧區的某些地方還迭加有其它類型的雲,華南沿海的層雲和霧區C與海岸線的走向相一致
圖2-54 層雲和霧區的可見光雲圖
層雲和霧對海上打撈的影響特別大,所以對層雲和霧的監測特別重要。由於衛星觀測無法判斷雲底是否到達地面,所以不能從衛星雲圖上區別層雲與霧。層雲與霧在衛星雲圖上判別的依據有:
1) 紋理:由於大多數層雲與霧是在穩定大氣(逆溫)條件下,暖溼空氣平流到冷的表面上形成的,層雲與霧的雲頂高度均勻,所以其紋理光滑均勻。
2) 色調:在可見光雲圖上層雲(霧)的色調從灰色到白色,這決定於雲的厚度和稠密程度,霧越厚、越濃,色調越白。如果層雲(霧)超過300米,則層雲(霧)表現為很白的色調。 (提示)
3) 邊界:層雲(霧)的邊界光滑整齊清楚,受地表的影響大,它常常沿著山脈、河流、海岸線或一條低空切變線突然結束。
4) 範圍大小:層雲(霧)的範圍相差很大,所以不能根據層雲(霧)的範圍判別它。
層雲(霧)一般出現於冷高壓後部,或低壓前部,或冷鋒前方等天氣系統的有關處,這些地方存有暖溼空氣在冷表面上平流。此外,冬季中高緯地區地表的輻射冷卻也有助於層雲(霧)的形成。
美國北卡羅來納州上空大片的輻射霧和層雲A,其消散是從雲區的外邊界逐漸向內消散
在霧消散的同時,沿最初的邊界處形成積雲線B,隨霧消散,在A和B之間形成一黑色的無雲區
霧最濃的中心部分C最後消散
圖2-55 一次霧消散的實例
雨層雲
在可見光雲圖上,雨層雲從白到灰白不等,當太陽高度角較低時,可以在雨層雨中見到紋線,通常雨層雲出現於鋒面雲帶中,在熱帶季風雲系中也可以見到。在紅外圖上雨層雲表現為均勻的灰色到白色。