[探雲]帶你看新雲——拖更了30年,《國際雲圖》終於更新了!(長篇)
[多圖]
1930年,第一版《國際雲圖(International Cloud Atlas,ICA)》正式出版。標誌著大氣中最忠實的指示者——雲,終於有了自己的標準與規範,這為世界各地的氣象工作者提供了一個較為統一的標準。1939年,9年後,世界氣象組織(WMO)對《國際雲圖》進行了一次修訂,增加了序言。
1956年,又17年後,《國際雲圖》進行了第一次重大編輯(volume Ⅰ)。
1975年,《國際雲圖》又發布了新版。
1987年,進行了第二次重大編輯(volume Ⅱ)。
30年過去了,《國際雲圖》再未進行任何修訂。
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一、新桃換舊符
進入二十一世紀,互聯網的迅速發展,世界各地的氣象工作者及愛好者有能力上傳自己拍攝的更好,更清晰的雲圖。世界氣象組織(WMO)認為,紙質版的《國際雲圖》的更新速度已經不再追的上潮流了,紙質版圖片的可載有量遠遠不滿足於現有的雲圖庫,有必要將紙質版的雲圖全面更新為電子版。
於是,早在2015年,WMO通過官方通信渠道(網站、公告等)像世界各地徵集修訂新《國際雲圖》所需要的雲圖素材。
而2017年世界氣象日的主題為——Understanding Clouds,WMO官譯為觀雲識天。與這一主題相呼應,新版的《國際雲圖(電子版)》也一併發布了。與其說是電子版,不如說是在線的網頁版比較貼切。
我更願意相信,正是由於要發布新版《國際雲圖》,WMO才將今年的氣象日定為與雲相關的主題。
其中,WMO發布的新聞稿是這麼描(cheng)述(zan)這一版的國際雲圖的:
New International Cloud Atlas: 19th century tradition, 21st century technology
新《國際雲圖》:融合了19世紀的傳統和21世紀的技術(官譯版本)
「新桃換舊符」:新版《國際雲圖》是傳統與現代的融合。更何況,「舊桃符」已經貼了整整30年了。
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二、篙師識水痕
電子版的《國際雲圖》更新後,許多媒體都說此次更新增加了「十二種」雲類。而事實上,在對比上一版《國際雲圖》與新版後,其實更新的內容遠遠不止這十二種。
暗潮已至,願為篙師。
1、雲的花式命名方式
雲的命名方式可以分為雲族、雲屬、雲種。其中雲種下可跟隨許多的變種結構,而變種也可跟隨很多的附屬結構。於是,雲的描述變為了 雲種+A*變種+B*附屬。A*B不為0。
例如,較為極端的一種情況就是
輻輳狀漏光透光波狀成層高積雲(Altocumulus stratiformis undulatus perlucidus radiatus)
這裡的高積雲就是雲種,輻輳狀、漏光、透光、波狀則為都變種結構,成層狀則為雲種,沒有附屬結構。
而
弧狀降水性鬃積雨雲(Cumulonimbus capillatus praecipitatio arcus)
這裡的弧狀、降水性(降水線跡or降水雨幡(與幡狀相區別))就是附屬結構,而鬃則是雲種,沒有變種。
以上圖片及命名來源於1987年版《國際雲圖》
2、新版相關變化
對於最基層的雲屬來說,依舊維持著上個世紀及上上個世紀就歸納總結好的雲屬,這是雲分類的根基,不會有太大的變化。而雲種及變種的修訂也較少,而變化最大的則是千變萬化的附屬結構了。
2.1 新的雲種
Ⅰ、滾卷雲 Volutus
Volutus的拉丁語原意為卷、翻滾(roll),由於捲雲已經是一個雲屬,所以我覺得網譯為滾卷是合適的。
卷滾雲是一種長條狀的管狀雲團,有一個水平的長軸,通常是沿著軸滾動前進。
要注意的是,滾捲雲通常是獨立的,這也是將其作為層級很高的雲種的原因。它不是附屬於其他雲的結構。這要與上面提到的弧狀雲相區別。
滾捲雲這一雲種常常出現在層積雲,少量出現在高積雲中。
滾卷性層積雲,Stratocumulus volutus(下圖,後面如無說明,雲圖都是緊隨名稱的)
註:上圖除了是滾卷性高級雲外,也是復高積雲,滾卷性高積雲上方層次存在有成層狀的高積雲。
一般滾捲雲都出現在冷鋒前部,上圖滾卷性高積雲就發生在冷鋒前部、氣壓梯度力逐漸加大,大風逐漸靠近的空氣壓縮區內(高壓後部),也就是箭頭所指的方位,大約在澳大利亞南部、塔斯馬尼亞北部海域。
2.2新的雲變種
Ⅰ、亂雲 intortus
這是捲雲特有的變種,通常為毛捲雲的變種。
亂雲是比較常見的毛捲雲變種,它的絲狀結構非常不規則的彎曲,而且看起來以不可預測、反覆無常的方式糾纏在一起。
亂捲雲 Cirrus intortus
2.3新的附屬雲(附屬結構)
附屬結構是新版雲圖中更新最大的一部分,有的是以前就存在於國際雲圖,但直到最近才賦予其正式的拉丁名稱。
Ⅰ、管狀雲/漏斗雲 tuba
這是很久之前就存在於國際雲圖中,但云圖沒有賦予其正是的名稱,而新版的國際雲圖終於將其作為正式的附屬結構而承認。其實就是常見的龍捲風這一種天氣現象,而造成龍捲的雲是積雨雲附屬的管狀雲。
管狀雲或漏斗雲是一雲錐或倒雲錐從雲底突出,是強烈渦旋或湍流的象徵。多見於積雨雲,少部分見於積雲。
管狀積雨雲 Cumulonimbu tuba
管狀濃積雲 Cumulus congestus tuba
Ⅱ、糙面雲 Asperitas
其實對觀雲稍有了解的小夥伴應該都知道糙面雲這種雲,這種雲的確立需要感謝氣象愛好者們的努力,正是由於他們提供的材料,這種雲種才能被確立。糙面雲由於其造型獨特、持續時間短,而被認為是氣象觀測中的稀有品種,需要較好的運氣才能觀測到。
糙面雲具有明顯的、波浪狀的雲底結構。比波狀雲(變種雲)更加混亂,波動通常也不在一個水平面上。糙面雲在局部具有光滑的波狀結構,有時波浪又被擠壓到變成一個尖點。糙面雲看上去就如同在淺海海底觀察海面。通常見於層積雲與高積雲。
糙面層積雲 Stratocumulus asperitas
條件利於空氣抬升及擠壓。
糙面蔽光成層層積雲 Stratocumulus stratiformis opacus asperitas
糙面蔽光成層高積雲 Altocumulus stratiformis opacus asperitas
上圖中就有波浪被擠壓形成的尖點結構。
糙面透光成層高積雲 Altocumulus stratiformis translucidus asperitas
區別:
波狀透光成層高積雲 Altocumulus stratiformis translucidus undulatus
Ⅲ、波濤雲/海浪雲 Fluctus
波濤雲的成因就是流體力學中著名的 開爾文-亥姆霍茲波,這是發生在兩種密度不同流體上的不穩定現象。不僅會出現在雲上,甚至在土星大氣層中也有這種現象的發生。需要與波狀雲相區別。
以海浪狀或捲曲狀出現在雲頂的一種短波浪雲的形式,出現在捲雲、高積雲、層積雲、層雲,少量出現在積雲中。
波濤狀密捲雲 Cirrus spissatus fluctus
波濤狀復蔽光成層高積雲 Altocumulus stratiformis opacus duplicatus fluctus
下圖是較為明顯的波濤性高積雲 Altocumulus fluctus,在左側無明顯的波狀結構且脫離雲體的高積雲的被稱為(帶)幡狀(的)絮狀高積雲 Altocumulus floccus (with) virga。
波濤狀層積雲 Stratocumulus fluctus
層積雲由於雲高較低,且湍流發育較好,波濤結構較為明顯,也最為壯觀。下圖也是波濤狀層積雲 Stratocumulus fluctus,有時這種雲也被稱為開爾文-亥姆霍茲波狀雲(Kelvin-Helmholz Wave Clouds)。
波濤狀層雲(海霧) Stratus fluctus
層雲的霧狀結構雲頂性質與更高的大氣明顯不同,故也易形成波濤狀結構,但通常由於層雲面積廣泛,地面通常難以觀測到雲頂。
波狀碎積雲 Cumulus fractus fluctus
Ⅳ、雲洞 Cavum
雲洞作為氣象十大未解之謎(十大是我亂說的),成因眾說紛紜,認同度較高的合理解釋為飛機穿過過冷水層,使過冷水成為冰晶並掉落形成空洞。
在過冷水雲層中一個清晰的雲孔或線,冰晶常從空洞處落下,隨時間增加而增多。通常直接從下方觀測為圓形,但稍遠處觀測通常為橢圓形。飛機穿越雲層通常為線條狀的空洞,大量的冰晶都從空洞中落下。常見於高積雲、卷積雲,少見於層積雲。
飛機形成的雲洞通常又被稱為消散性尾跡。
雲洞性透光漏光成層高積雲 Altocumulus stratiformis perlucidus translucidus cavum
這種高積云云洞內外雲的形狀和性質完全不同:雲洞外是液水雲,雲洞內是由冰晶組成類似捲雲性質的雲。
探空顯示,形成中雲的中層大氣(紅圈)溫度稍低於0度(箭頭線左側),易處於過冷水狀態。
雲洞性波狀成層狀卷積雲 Cirrocumulus stratiformis undulatus cavum
卷積雲這種高雲本身就由冰晶組成,且雲洞不如高積雲那麼明顯,經常會被忽略。圈內為雲洞,箭頭方向為冰晶下落的方向。
Ⅴ、牆雲 Murus Ⅵ、尾雲 Cauda
murus的拉丁原意為「牆」,而cauda的原意為「尾」。
至於為什麼將這兩種雲放在一起講呢,因為這兩種雲與大氣中的強對流過程密切相關,大氣對流性天氣過程一般分為普通雷暴,多單體風暴,超級單體風暴。
而這兩種雲則與其中最為猛烈的,可以孕育大風、冰雹甚至龍捲的強風暴系統——超級單體風暴密切相關。而這兩種雲又是緊密相連但又有所區別的。
要了解這兩種雲的聯繫與區別,首先我們需要了解超級單體結構。
超級單體是一種結構複雜,持續時間較長的強風暴系統,簡單來說:它的內部有一支最為強烈的斜向的旋轉上升氣流軸,還有一支與上升氣流軸相對應的下沉氣流,下沉氣流沖向地面形成暴流,暴流一部分又重新進入上升氣流軸,循環往複。正是如此,所以超級單體具有較長的生命周期。
(圖片信息:Copyright 2013 Steven L . Horstmeyer)
在雷達圖上觀察超級單體的結構,可以發現呈現出明顯的「鉤狀」,而其實緊貼鉤狀強回波(橙紅白)四周回波較弱(黃綠藍)的區域正是最強上升氣流軸所在的區域,被稱為「穹窿」結構,這片區域通常無降水現象的發生。
是一個局地化,水平的,持久的雲,經常從積雨雲底部伸出,並孕育龍捲(管狀雲,tuba)。通常與超級單體風暴,偶見多單體風暴相關聯,孕育在積雨雲的無降水區,並揭示出強上升氣流的位置。而有旋轉和垂直發展的牆雲通常會孕育出管狀雲(龍捲)。
尾雲 cauda 則是從牆雲中延伸而出,結構較不穩定,有活躍的上升運動發生。(區別於堡狀雲,尾雲是一種依附於牆雲的附屬結構,牆雲則是依附於積雨雲的附屬結構)
從超級單體主要降水區延伸到牆雲所在區域,並依附於牆雲的較低的、水平的雲體(不是管狀雲),它依附於牆雲,兩者的雲底通常處於同一高度。通常發生在遠離降水去且朝向牆雲的方向,強烈的上升運動過程常常會被觀測到。
牆狀降水性積雨雲 Cumulonimbus praecipitatio murus (flumen)
管狀尾狀牆狀降水性鬃積雨雲 Cumulonimbus capillatus praecipitatio murus cauda (flume) tuba
這是一個強風暴系統的標準配置A:有牆雲和龍捲(紫色圈),有流入帶(綠圈),有尾雲(紅圈),標準配置B則是帶 弧狀 arcus 結構的超級單體。
2.4 更新的特殊的附屬雲體
出了以上的附屬結構更新之外,還有其他特殊的雲體也被承認並賦予名稱。
Ⅰ、火成雲 Flammagenitus
由森林火災、野火、火山噴發形成以及天然熱源形成的含有水滴的雲。
火成性濃積雲 Cumulus congestus flammagenitus
下部發灰發暗的是煙塵,而上部則是由於上升氣流水汽凝結形成的白亮色的雲。
火成性砧狀鬃積雨雲 Cumulonimbus capillatus incus flammagenitus這個積雨雲來源於野火(紫圈內為火災煙塵,也為雲的發展提供了大量凝結核)
Ⅱ、瀑布雲 cataractagenitus
在大型瀑布附近,由於水迅速下落,將附近空氣也拖曳向下沉(重力拖曳),空氣被拖下去,則必然有空氣要補充,這就形成了上升運動。加之瀑布濺水和水滴蒸發可以提供水汽的初始凝結核及飽和條件,較弱的上升運動就能成雲。
瀑布性中積雲 Cumulus mediocris cataractagenitus
瀑布性碎層雲 Stratus fractus cataractagenitus
Ⅲ、森林雲(林煙)Silvagenitus
是由於植物冠層的蒸騰作用形成的雲,可在森林(山區)、田野(梯田)、山坡處發現。但是由於蒸騰的水汽較少,空氣的飽和度較差,林煙要在非常苛刻氣象的條件下才有可能形成,而山坡的存在使得上升運動可以發生,如果有降水的話也會容易發現。
森林性碎層雲 Stratus fractus silvagenitus
森林性碎層雲 Stratus fractus silvagenitus
Ⅳ、人為衍生雲 Homogenitus Ⅴ、人為轉化雲 Homomutatus
從名稱就可以看出來,這兩種是由於人類活動而產生的雲。其中
衍生雲是由於人為因素而直接形成的雲。
而轉化雲是由於人類活動成雲後,經過例如大風、切變形成了自然雲。通常特指航跡雲形成的捲雲。
而在翻譯時候可以忽略衍生和轉化。
人為(衍生)性中積雲 Cumulus mediocris homogenitus
人為(衍生)性積雲 Cumulus homogenitus
這個積雲是由於兩個人在地上點火而形成的,有的時候人類對大氣的影響其實並沒有你想像的那麼弱,但絕大多情況又比你想像的弱得多。(總感覺這裡需要修改病句。。。)
人為(衍生)性捲雲 Cirrus homogenitus ,航跡雲 Aircraft condensation trails (contrails)
人為衍生性捲雲(航跡)和人為轉化性捲雲 Cirrus homogenitus (contrails) and Cirrus homomutatus
2.5 「變質雲」
在說瀑布雲的時候,我就提到火成雲、水成雲都有了,是不是該有變質雲了?而其實上面的人為雲就是變質雲的一種,而「變質雲」實際上被稱為母雲和特種雲(mother-clouds and special clouds)。
而這一版的國際雲圖將雲的變化都列入了,具體來說就是
某種雲+衍生性=衍生雲
某種雲+轉化性=轉化雲
例如
I have a Cirrocumulus(卷積雲),I have a genitus(衍生雲) =cirrocumulogenitus(卷積雲衍生性雲)
卷積雲衍生性鉤捲雲 Cirrus uncinus cirrocumulogenitus
紫色圈內即為由卷積雲衍生的勾捲雲,紅色箭頭處即為「鉤」,橙色圈內為 波狀堡狀卷積雲Cirrocumulus castellanus undulatus,黃圈內為幡狀絮狀卷積雲 Cirrocumulus floccus virga,左下角藍框內為高積雲。
其實雲種的轉化及衍生的多樣性遠遠的比某種雲要來的多和複雜,這也是氣象及雲的魅力所在。
三、最後總結
上面寫了這麼多,大家估計要問,《國際雲圖》為什麼要更新?更新這些雲有社么意義呢?
1、回歸到了雲最原本的定義:懸浮在大氣中的水滴、冰晶,並將雲與天氣現象相區分。
例如霧,作為天氣現象時是霧,但單從雲的角度來說,是雲高為0的層雲(雲底高雖為0但云體也是懸浮在空氣中的)。
再例如龍捲,作為天氣現象觀測時,為龍捲。但作為雲觀測時為管狀雲。
其實這樣早有先例,降水就是這樣:作為天氣現象觀測時為雨,而作為雲觀測時為雨層雲。
2、強調了人類對大氣的改變
就如圖上面所說的,兩個人在地面生火就會在天空中造出一朵雲。而國際雲圖上次修訂還是在30年前,而第一次定下雲圖的總體大綱還是在88年前。
幾十年的時間裡,飛機幾乎飛遍了地球的每個角落,工業的痕迹如同野草般在各地生根發芽。單以航跡來說,作為捲雲的航跡對於全球的輻射平衡有著不可估量的深遠影響。
根據以往的觀測模式,航跡雲、工廠煙囪的雲都不在觀測之列,有時有航線經過的觀測站,滿天的航跡,觀測者卻要記錄下雲量為0。
《國際雲圖》的這次更新比上次更加重視了人類對雲的影響。
3、更加重視雲與雲之間的演變過程
雲的連續演變通常標誌著天氣的變化,對於將來大氣的改變有重要的指示作用,而將雲的演變(衍生雲、轉化雲)更加普遍的放入雲的定名中,是要鼓勵觀測者重視雲的動態過程(演變),而不是僅僅著眼於靜態。
(完)
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題圖來源於 世界氣象組織(WMO) 2017年為世界氣象日提供的公開可供下載的宣傳圖冊。
文中圖片如無特殊注釋,均來源於《國際雲圖》
感謝小夥伴:@gou wu 上次的提醒我《國際雲圖》更新了,然而當時並沒有找到新版的下載鏈接,直到最近才發現原來整個網站就是新版的雲圖。
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以下廢話--
本想趕在4月底寫完的,奈何越寫越多。。本應該分成兩篇比較好,不過想想寫都寫了幹嘛分呢。。雖然分兩篇能獲得多一點的贊就是了。。
各位小夥伴們想想,《ICA》拖更了30年,這麼一對比,我才拖更(劃掉)更新周期才30多天,而且一更新就來波大的,一次看個夠,我是不是很好!快誇我!
!勘誤!
第一版國際雲圖實際上發佈於1896年,而1930年是1896版國際雲圖的最後一個編輯版本(下面就是1956版了)。感謝評論區小夥伴@果汁de果的提醒~
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