36度的天氣里,雲的溫度是多少呢?

rt 回家時看到了天上的雲,天氣很熱,想知道雲是多少溫度


我是自己過來的。。
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這是結論啊~需要結論的小夥伴看這一段就可以了~

題主圖中淡積云云內的溫度約為 23.5℃-22.2℃左右,題主所拍攝雲朵是典型的暖雲(水雲),相對的則是冷雲(冰雲)

--計算過程
其實要計算雲的溫度,僅僅知道地面溫度是不夠的,或者說是不夠精確的。
如果需要相對精確的知道雲內的溫度,還需要知道當地的濕度情況,如果更好則應該提供露點溫度
根據圖片提供的信息,在某度地圖街景中查詢出圖片是在上海市寶山區鐵峰路與友誼路交匯處拍攝的。
圖中的雲種是低雲族積雲屬的雲種(淡積雲)

查找到最近的氣象站,為上海寶山氣象站
如果圖片是在今天下午拍攝的,那麼整個寶山區下午的空氣濕度都在70%左右,另外查詢到地面的氣溫(空氣溫度)為33 ℃,並不是36℃。地面氣壓則為1002 hPa左右。

--
則以70%和33 ℃來計算
〇、思路

--詳細步驟
一、求出露點溫度
1、
首先 Clapeyron-Clausius公式(雙克方程)的積分表達式,這個是基礎:
e_{s} left( t 
ight) =e_{s0} expleft[ frac{L_{v}}{R_{v} } left( frac{1}{T_{0} }-frac{1}{T}   
ight) 
ight]
es(t) 為對純水面的飽和水汽壓,Rv是水汽的比氣體常數,Lv是潛熱項(積分是在假定Lv是常數的情況下)

2、
雙克方程有參數化表達的Tetens公式
e_{s}=6.1078expleft[ frac{17.2693882left( T-273.16 
ight) }{T-35.86}  
ight]
將t=33 ℃,即T=306.15 K 代入,解出飽和水汽壓es為 50.26786999 hPa

3、
根據相對濕度U的定義
U=left( frac{e}{e_{s} }  
ight) _{P}
將U=70%,es=50.26786999 hPa代入,解得實際水汽壓e=35.18750899

4、
將e帶回Tetens公式
e=6.1078expleft[ frac{17.2693882left( T_{d} -273.16 
ight) }{T_{d}-35.86}  
ight]
解出露點溫度Td=299.9375994 K,即td=26.8 ℃

OK,我們有了地面溫度t,有了地面的露點溫度td,就可以計算氣塊的抬升和凝結了,也就是計算雲內的溫度。(所以露點儀是一個好東西,。。。。

二、計算雲內溫度
對於積雲來說,非常適合用於計算雲內溫度。
因為積雲是一種熱力性質的雲朵,是由空氣熱泡塊(即空氣塊)抬升所形成的雲朵。
需要知道的是:

1、
對於空氣塊來說,在抬升的過程中只要沒有發生水汽凝結(無相變),那麼它的熱力性質滿足干絕熱過程

{
m d}T=frac{RT}{c_{p}} frac{{
m d}p}{p}

R是濕空氣(帶有水汽)的比氣體常數,cp為濕空氣的比定壓熱容。

2、
在空氣塊到達某一個高度以後,空氣塊達到飽和,水汽開始凝結,水汽凝結所釋放的相變潛熱開始參與空氣塊內的熱力過程,即由干絕熱過程轉變為了濕絕熱過程

left( c_{pd}+r_{t}c_{w}
ight) {
m d}ln T-R_{d}{
m d}ln p_{d}+{
m d}left( frac{r_{s}L_{v}}{T}  
ight)=0

而這個某一個高度就是抬升凝結高度LCL,而這個高度作為干絕熱和濕絕熱的分水嶺,尤其重要而計算抬升凝結高度,我們就需要露點溫度Td,這也是在(一)中計算露點溫度的原因所在

三、
觀察上面兩個方程
對於干絕熱過程來說,是一個常微分方程,我們可以將其積分(得到的方程稱為泊松方程)然後代入溫度和高度求解。
而對於濕絕熱過程來說,這個方程(被稱為假絕熱方程)是一個非線性的微分方程,是很難求解出解析解的,而採用數值計算方法又十分繁瑣。
所以大氣熱力學圖解應運而生。
可以將熱力學圖解理解為一個計算器,通過曲線的交點、曲線圍成的面積計算出方程的數值解和能量積分

我截取了一小塊(也只需要這一小塊)來說明

而實際的大小是

圖上的干絕熱線就是根據干絕熱方程繪製,濕絕熱線則是根據假絕熱方程繪製。等飽和比濕線則是許多組雙曲線,是根據等飽和比濕方程繪製的。

四、
經過那麼多的鋪墊和計算,我們得到了基本的參數。
終於到了最激動人心的計算時刻了

1、
由於上海寶山的實測氣壓為1002 hPa,t=33 ℃,計算得到td=26.8 ℃。我們在大氣熱力圖解上描繪出兩個點
T(33,1002),Td(26.8,1002)

在T處沿著干絕熱線上升,Td處沿著等飽和比濕線上升,它們的交點即為抬升凝結高度LCL。

可以看見,LCL的高度約為910 hPa,約為1000m的高度。這與淡積雲的雲底高度是相符合的。
可以看見,淡積雲的雲底溫度約為25℃,當然,受到邊緣湍流混合的作用,這個溫度是不準確的,我們需要上升到900-870hPa左右的高度才能確定淡積云云內的溫度。

2、
經過了LCL,雲的熱力學過程從干絕熱轉變為了濕絕熱,而此時也需要沿著濕絕熱線繼續上升。

我們繼續上升,可以看見,
雲內的溫度從25攝氏度下降到了23.5至22.2攝氏度左右。

五、總結
現在就可以回答題主的問題了,在地面溫度為33 ℃(氣象站溫度並不是36 ℃),濕度為70%,氣壓為1002 hPa的條件下:
題主圖中淡積云云內的溫度約為 23.5℃-22.2℃左右,題主所拍攝雲朵是典型的暖雲(水雲),相對的則是冷雲(冰雲)
另外,上面的計算準么?略准,但是在實際觀測面前,誤差是一定存在的。

最後,我要感謝現代氣象觀測儀器如探空氣球、探空雷達、露點儀等等等的出現,讓現代氣象工作者不用飽受如此繁雜的計算的過程。
不過,大氣科學作為一個理學學科每位工作在一線的預報員妥妥的都流淌著學霸的氣息啊。。。。

除知乎應用外,如需轉載請先從知乎私信聯繫我~謝謝~

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我補充一點吧,當然我一直從事氣象業務工作管理,對氣象業務技術也有理解不到位的地方,歡迎各位批評指教。

@漠北 的計算過程大體可以近似估計雲體溫度,但是實際大氣上升、下沉運動並不是絕熱過程,有輻射增溫等其他因素影響大氣層溫度;所以估算出來的數值,可能有一定的誤差。

一、從T-logP探空圖上來說,最好是用雲體中溫度露點差較小,以及雲體內外高空風的變化,利用大氣層結曲線、露點曲線、高空風向(大氣層結曲線和露點曲線就是大氣在不同層的實際溫度和露點曲線,狀態曲線就是氣塊在理想狀態下的上升運動時溫度變化曲線)來判斷雲體高度,在結合大氣層結曲線判斷溫度,比如

這種應該是600hPa上云為主。但這種計算方式也有很大局限性,一是僅僅反應探測時測站上空的雲層分布,僅僅反應的是短時間內局部地區的雲層;二是由於濕度觀測的誤差,低溫時(高空)濕度較大,判斷雲頂高度的準確率低一些。

二、第二個方法就簡單粗暴了,就是直接看當天的天氣衛星採集的紅外通道(紅外、中紅外等)雲圖,如果物體溫度越高、紅外雲圖色調越暗,根據色調差異可以估計地面、雲面的溫度。但是這方法局限也多:採集的紅外數據需要經過精密分析才能得出詳細結論,這個分析對業務技術要求比較高,而要得到能夠分析這個雲溫度的數據,那就得衛星採集的原始高精度數據,我暫時不知道從哪裡公開免費下載(歡迎各位告知)。

以上是我想到得到雲體溫度的兩個辦法,具體計算,還需要獲得當天寶山站(58362)的探空資料以及該時刻衛星雲圖數據才能分析出來,我的回答僅作為拋磚引玉,歡迎各位大神查找數據後解答。 @漠北

歡迎大家學習氣象知識,這樣公眾也能更多地了解氣象,理解氣象,以及理解氣象人的難處。


附個圖

順帶感謝我們黨和國家、CMA、CMATC、以及各位技術專家對我的指導。


怎麼感覺這麼麻煩呢。直接測一下多麼高,每升高1000米就是-6度。我樓上的這個雲很漂亮,白白的應該是捲雲,在5000米以上,9000米以下,不過很清晰,周圍能看清輪廓像煙霧狀,大概也就是6000米左右,這個時候若果天空有這種雲,地表在30度以上36度以下,多出現在上午。雲的平均溫度在3--4度左右(也有溫度高的雲,不過會不斷地向上飄,然後溫度還是降下來,這也是為啥下午沒有風雲彩就莫名其妙的飄沒了)。了解到這樣就可以。
(第一個說的那個是積雲,離地面最近的,2000米以上,要是帶著紅色,可能1800米也說不準,不過看樣子不是那麼的厚,有點像大雨前期的「偵查雲」,典型的暴脾氣,看見不是一個陣營的就可能放電,不多說了,總之這個雲的平均溫度就是地表減去個13-16度就可以!
過了一個月了。沒想到還有人評論,我的天啊。不管是評論的什麼東西吧,我仔細看了,我看到了第一個,我的天啊,這個題主是要問溫度多少,我難道還要買儀器測測啊,很貴的,讓我想起了一堆科學家用物理公式和模擬軌跡,速度計算雨點能不能砸死人,然後一個農村的婦女就這樣從雨里跑過去了,然後就沒有然後了的故事。
也許你們想要的答案是你們心裡所想到的那樣很科學的東西,但是我覺得或者實際比多餘的科學要重要的多,因為我不能教會所有的人怎麼使用儀器測量,運用公式計算,但是我可以告訴他,那是捲雲,那是鱗雲,那是積雨雲,從空氣濕度和溫度來大約的判段雲多高,雲的溫度是多少,這就夠了。畢竟計算的測量的也是誤差存在,還勞民傷神,畢竟幾千米高空的雲彩多少度,跟你其實沒什麼關係,但是說回來了,不鑽研是不是影響科學的進步呢,也許吧,不過研究雲層電流導向我覺得比研究這個溫度要好太多了。
@漠北說的很對,但是題主沒說其他地方。海邊和大湖邊,由於濕氣多,水蒸氣密度大,聚集的快,不只是高度低,雲還要厚!
其他的人我覺的沒必要在爭執些什麼,什麼嚴謹不嚴謹的,嚴謹的話給我雙翅膀,我飛到雲端測測!還有我說了,我樓上的雲最後說的是題主的雲。是不一樣的,這個跟我的智商沒啥關係。
雖然我感覺我智商就沒有是正值的時候!
但是我感覺那個說太陽絕對零度的對於我來說有過之而無不及了。畢竟1.5億千米呢,按照高度算是零下9億度,絕對零度不過才-273度多,嚇得我趕緊把空調關了,凍死我了!
@Lllusion 差點忘了,那個雲一般在對流層,平流層有灰機!溫度特別低,如果雲不小心進平流層了,我的天,看,房子那麼大的冰雹!進擊的冰雹!(如果我說錯了些什麼歡迎批評)


看雲識天氣…真的熱


36度氣溫相對的我不太清楚,但是去年深秋回家的時候,飛機過了巡航到雲層的時候特意注意了一下,窗外溫度是零下47度,當時11月的長春應該是零度左右


對於這個問題,我真的不知道,先佔個坑,待我查閱有關資料和數據再來作答!

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又看了一下贊數最高的那位高人的解答,心中不禁佩服得五體投地,果然專業人士就是非同凡響,我就不在關公面前耍大刀了(手動捂臉)。


在對流層內,溫度隨高度的升高而降低,大約每過1000米溫度下降6攝氏度。得具體看是何種類型的雲了,不同類型的雲高度不一,各種類型的雲如下所示:

根據樓主給出的圖片可通過觀察得知該云為捲雲,高度通常位於6000米到9000米之間,若近地面溫度為36攝氏度,則該雲的溫度範圍在零下18至0攝氏度之間


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