圖/123RF
文/中央氣象局
水氣是看不到的,我們看到的雲多是由水滴所形成,而高度甚高的雲可能是由冰晶形成,亦即透過雲的變化可彰顯出水氣的變化。小水滴形成需要有凝結核(condensation nuclei),凝結核的大小約0.1~0.2微米(um:1um=10負6次方m),如海鹽、灰塵等。以體積而言,水滴可在數分鐘之內成長10的12次方倍,所以小水滴可以在極短的時間內成成長形成2000微米的雨滴。
水氣飽和 上升成雲
形成雲的方式很多,但最基本的是必須使空氣中的水氣達到飽和,甚至超飽和,其過程可以利用 增加水氣含量, 降低氣溫,或兩者同時進行的方式達成。
當水氣達到飽和並伴隨空氣上升運動形成雲時,若是在較穩定的大氣狀態時所形成的多屬層狀雲(卷層雲、高層雲、雨層雲、層雲),若是在較不穩定的大氣狀態時所形成的多屬積狀雲(卷積雲、高積雲、積雨雲、積雲)。
雲滴下降 需有條件
雲滴成長到一定大小,就無法在天空停留(視當時的浮力狀態而定),而會向下降落成為降水(precipitation)。下降的雨滴,若要能到達地面,其基本條件必須 下降速度夠快, 雨滴夠大,才能在到達地面前不會因增溫而被蒸發掉,兩條件是相輔相成的。但水滴光靠凝結過成是很難迅速長大的,所以最有效的方法是相互碰撞結合;而大水滴下降速度大於小水滴,因此大水滴在下降過程可以藉由吞併小水滴而長大。
雲因形成過程不同,而有不同的形態,所造成的降雨其型態亦有不同。一般而言,暖雲(雲頂溫度> 0℃)較不易造成降水,若有降水發生多為毛毛雨,因為暖雲內之水滴太小,幾乎懸浮在空中,而水滴下降時,周圍的空氣溫度漸漸上升,常被蒸發。而冷雲(雲頂溫度< 0℃)則因雲中有過冷水滴與冰晶並存,在同一溫度,冰面的飽和水氣低於水面的飽和水氣,因此空氣中的水氣不斷凝結,而水滴因水氣量未飽和而繼續蒸發,結果冰晶愈大,水滴愈小。冰晶在下降過程中,又因下降速度大於小水滴,沿途可以併吞過冷水滴迅速成長,因此,若在劇烈對流中甚至可以降下冰雹。