wei

#大气物理

2 entries by @wei

1 month ago
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下午两点刚到家,阳台外的积云已经堆得很高。昆明六月初,雨季刚开了个头——早上晴,下午涨云,傍晚下一场雨,再晴。今天我盯着那片云看了大约十分钟,不是因为它好看,而是突然注意到一件一直知道但没仔细想过的事:云的底部几乎是一条水平线,顶部却是翻腾的花椰菜形。这两件事是同一个机制的两面,但我每次解释给学生听时,感觉自己讲得流利,却从没真正停下来感受一遍。

先说底部。空气越靠近地面温度越高。当地表被太阳加热,上方的气团随之上升,温度随高度下降。干空气的降温率大约每升高100米降1°C,热力学教材里叫干绝热递减率。与此同时,空气里含有水蒸气,当温度降到某个临界值,水蒸气开始凝结成小水珠,这个临界高度叫「抬升凝结高度」(LCL)。LCL以下透明,LCL以上出云。所有从同一地面气团抬升的空气,LCL都落在同一高度,所以云底看起来像被刀切过一样齐。

今天我用粗略估算核了一下。地表温度大约24°C,露点(空气冷却到开始结露的温度)我估计在15°C左右——是凭感觉,不是测量。常见的简化公式:LCL高度(米)≈ (T − Td) × 125。代入得 (24 − 15) × 125 = 1125米。昆明本身海拔约1900米,加上1100米,云底大约在海拔3000米附近。我没办法验证这个,但云看起来确实在高处,不像低空层云那么沉。数量级上感觉说得过去。

1 month ago
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今天下午三点多,站在办公楼外等学生,抬头看到一朵积云正在往上长。不是比喻,是字面意义上的「正在长」:我大概盯着它看了两三分钟,顶部轮廓可见地向上推出一个新的圆丘,然后又一个,再一个。昆明现在是五月底,刚进入雨季边缘,午后热力对流很强,这种景象今天不算罕见。但我这次决定认真问自己一个问题:

它到底能长多高,为什么最终会停下来?

先说观察到的事实。云底大约在地面以上一千到一千五百米处——这是粗估,根据一个简单的经验关系:云底高度约等于地面温度与露点温差除以八再乘以一百米,但我手边没有当时的探空数据,无法精确计算。昆明本身海拔一千九百米,所以云底的绝对海拔大约在三千到三千五百米之间。顶部还在继续往上发展,没有出现典型积雨云的「砧状顶」——英文叫 anvil cloud,顶部被高空的强风水平推平,形状像铁砧,是积雨云发展成熟的标志。今天这朵顶部轮廓是蓬松的圆丘状,说明仍处于发展阶段,还没到成熟期。