觀云識天

戴云偉　史學(xué)麗

云可以說是我們最熟悉的一個(gè)天氣現(xiàn)象，但人類對云的認(rèn)識與理解經(jīng)歷了漫長的過程。在遠(yuǎn)古時(shí)期，人們通過觀察云的出現(xiàn)時(shí)間、方向、位置、動(dòng)態(tài)、形狀、顏色、明暗、晴與陰等，不斷總結(jié)它與天氣、氣候現(xiàn)象之間的關(guān)系，逐漸形成了許多觀云識天氣的經(jīng)驗(yàn)。

1896年，國際氣象委員會基于英國的霍華德云分類方法，出版了第一本《國際云圖》。至此，人類對云的觀測開始走向標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化。

氣象業(yè)務(wù)化觀測需要專業(yè)觀測員，在規(guī)定的時(shí)間統(tǒng)一記錄所在站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，其中云的觀測包括云狀、云量、云高。1960年后，隨著氣象衛(wèi)星和雷達(dá)等高科技設(shè)備、技術(shù)的相繼問世，實(shí)現(xiàn)了更大范圍的云觀測。進(jìn)入21世紀(jì)，氣象業(yè)務(wù)中的云觀測逐漸由人工升級為氣象衛(wèi)星和雷達(dá)等儀器觀測。

云的分類名稱與聯(lián)系（供圖/戴云偉）

云可以分為高云、中云和低云3個(gè)云族，包含10個(gè)云屬、29個(gè)云類。下圖給出了各云屬和云類的名稱關(guān)聯(lián)。可以發(fā)現(xiàn)除卷云（一種特殊的積狀云）外，其他的名稱中都至少有一個(gè)“積”或“層”字，這也歸納了云的兩個(gè)最基本成因，即“堆積”或“成層”。我們?nèi)粘Ｒ姷降脑?，大多是由這兩個(gè)過程共同參與的結(jié)果，也由此衍生了許多兼具兩者特征的云類。

不同的云對應(yīng)著不同的天氣形勢，可以說云是大氣運(yùn)動(dòng)的“顯影劑”，也是天氣系統(tǒng)的“外衣”。

天氣系統(tǒng)通常由溫度、氣壓、濕度和風(fēng)等變量在時(shí)間、空間的變化特征來體現(xiàn)，也決定著天氣狀況。高氣壓系統(tǒng)控制時(shí)，天氣晴好；低氣壓系統(tǒng)控制時(shí)，會帶來云雨。

我們以低氣壓為例，在低氣壓天氣系統(tǒng)的不同部位通常會對應(yīng)著不同的云型。一般卷云、卷層云會出現(xiàn)在低壓系統(tǒng)的最高端、最前沿，堪稱天氣系統(tǒng)到來前的“消息樹”，意味著天氣系統(tǒng)的“觸須”已經(jīng)伸展到本地上空。天氣系統(tǒng)影響本地時(shí)，可能會出現(xiàn)包含“雨”字的云。而天氣系統(tǒng)移出本地后通常會出現(xiàn)高積云，特別是透光高積云，它的出現(xiàn)表示天氣即將變?yōu)榍绾谩?/p>

古人通過觀云，凝練出大量諺語并流傳至今。從現(xiàn)代科學(xué)角度看，有些諺語是正確的。

例如：“魚鱗天，不雨也風(fēng)顛”，說的是天上的云細(xì)小如魚鱗，整齊地排列在天上。這是卷積云，是降雨或刮風(fēng)的前兆。

再例如，前文提到的“天上魚鱗斑，曬谷不用翻”，魚鱗斑狀的云，云塊更大，是高積云，它的出現(xiàn)表示天氣即將變?yōu)榍绾谩?/p>

氣象衛(wèi)星的自動(dòng)化觀測，為我們提供了豐富的多維空間和高時(shí)間頻率的數(shù)據(jù)。隨著數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展與業(yè)務(wù)化，在高性能計(jì)算機(jī)上通過數(shù)值模式（根據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)出來的數(shù)學(xué)、物理方程組，編寫反映這些方程原理的復(fù)雜程序）可以計(jì)算出未來的天氣、氣候。

云的監(jiān)測數(shù)據(jù)既是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中的重要初始變量（例如云量），也是數(shù)值模式中描述云過程參數(shù)化方案的重要支撐。這里觀云的意義已經(jīng)從主觀機(jī)理性的描述，轉(zhuǎn)變?yōu)閺拇髿膺\(yùn)動(dòng)物理層面參與大氣狀態(tài)的演變。

從最初的目測觀云、靠經(jīng)驗(yàn)形成諺語，到業(yè)務(wù)觀云助力大氣科學(xué)理論指導(dǎo)的天氣預(yù)報(bào)方法，再到自動(dòng)化觀云的數(shù)據(jù)助力數(shù)值模式預(yù)測，云在不同階段所起的作用也發(fā)生著變化。專業(yè)化、自動(dòng)化觀云，已經(jīng)成為天氣預(yù)報(bào)的重要支撐，但是氣象工作者人工觀測依然發(fā)揮著不可或缺的作用。而中國古人對云的總結(jié)，至今依然閃爍著不竭的智慧之光。

（責(zé)任編輯/張麗靜 美術(shù)編輯/周游）