在穹顶巡游中捕捉的“画面” ——气象卫星云图
发布时间:2025年06月23日 来源:气象知识 分享:

气象卫星云图是分析和预报天气的有力工具,它可以时刻监视云团的发生、发展以及生成源地,追踪其移动路径与移动速度,还可以分析评估整个云系影响的范围,并估算整个天气过程的温度、压强、风速等指标。在天空这个浩瀚的“大舞台”上,不同的天气系统会以自己的方式为我们呈现各具特色的“表演”,留下令人瞩目的“足迹”,也时刻影响着我们的生活。

来回跳动的准静止锋  

在我国的云南与贵州边界附近,存在较为稳定又略显活泼的云系。冬半年(秋季10月经冬季到春季3月的这段时间),当冷空气到达四川、贵州和云南一带时,由于西南山地阻挡,冷空气移动速度减慢,形成了昆明准静止锋。冷空气堆积在西南地区,位于西北—东南走向的山脉东北一侧,以至静止锋云系前界与地形等高线走向完全一致,同呈西北—东南走向。2025年1月18日,风云三号D星捕捉到了准静止锋云系。云系的西南边界十分整齐,云区的下界与山脉相交,这个整齐的交界就是准静止锋的位置。昆明准静止锋由稳定的层状云组成,云系很宽广,降水以连续性降水为主。


2021年5月8日15时45分,风云四号A星于捕捉到的飑线云团

雹暴云团或暴雨云团

夏季的天气系统中存在着不同尺度、不同形状、不同强度的对流云团。由于云系之间的相互作用,大气中水汽含量、稳定度、垂直运动强度、风切变及不同地形造成的下垫面热力条件等差异的原因,它们可能带来不同的天气现象。在我国中纬度地区,对流云系的规模、“存活”时间和强度差异都很大。其尺度大小从几千米到几百千米,“存活”时间从十几分钟到十几小时,甚至更长。

那从气象卫星上,如何能分辨出这些大大小小的降水云团呢?需要认识对流云系的两类致灾性云团:飑线云团(或称“雹暴云团”)和非飑线云团(或称“暴雨云团”)。

飑线云团的出现常常伴有短时强风、冰雹等灾害性天气,同时还伴有地闪,易造成雷击。但是飑线云团的特殊之处在于,它不是单个的云体,而是由许多雷暴云团排列成带状的狭窄云带,宽度可达到0.5千米到几十千米,长度达几十到几百千米。飑线虽威力大,“存活”时间却不长,通常几小时到十几小时就“香消玉殒”了。

无论是北方还是南方地区,太阳辐射对下垫面的加热是大多数飑线云团形成的重要原因之一,因此飑线云团具有明显的日变化特征。同时,大多数飑线云团的生成不是一个孤立的现象,它是在一定天气尺度云系条件下生成的,南支槽云系是造成我国南方地区雹暴云团形成的重要天气系统。2021年5月8日15时45分,风云四号A星捕捉到的一个明显飑线云团影像,随着南支槽云系东移至南方地区,云系顶层便有小的白色亮点出现,并不断发展,最后形成狭长的飑线云团。

暴雨云团主要以降水和云闪为主,不伴有强风和冰雹天气,但易造成洪涝灾害。在卫星云图上,暴雨云团与雹暴云团还是有着明显的差异。首先,暴雨云团一般出现于风垂直切变较小的情况,其形状可以为圆形、多边形或不规则形状,顶部有向几个方向伸出的卷云羽,而不是像雹暴云团那样拥有伸向一个方向的卷云砧(一种特殊的云层,通常出现在雷雨云的顶部)。其次,暴雨云团的色调差异较大,有的很亮,有的并不十分明亮,有的很密实,有的则十分松散,云团四周常伴有大片中低云区,并时常可连成一片。而雹暴云团相对孤立,四周晴空万里。最后,暴雨云团发展速度较雹暴云团要慢,降水持续时间较长,累计降水量较大。近几年最典型的暴雨云团就是2021年导致了河南省郑州市特大暴雨事件的云团。

卡门涡街麻花云

冯·卡门漩涡通常称为“卡门涡街”,是流体力学中重要的现象,在自然界中常可遇到。简单来说,当流体(比如空气或水流)平稳地流过一些物体(如山脉、海里的岛屿等)时,如果条件合适,这些物体后面就会出现成对的漩涡,像排队一样规律排列,这就是卡门涡街。卡门涡街是一排交替旋转方向的气流漩涡,它通常形成于当风流或海洋气流被扰乱时,尤其是受阻于岛屿或多个岛屿时。

韩国济州岛这个地方,可以较频繁地看到这样美丽的艺术云绘。2025年2月18日,在风云三号D星的镜头下,可以看到云像被打了孔一样,形成两列相互交织的曲线,形如我国特色传统小吃“麻花”。因此,形成卡门涡街的云也俗称“麻花云”。

泛起涟漪的弧状云

在气象卫星云图上,弧状云表现为向外凸起的一条很窄的云线,它生动地刻画出了由雷暴产生的冷空气外流边界的前沿情况。2024年10月25日,由于澳大利亚西北部地区出现雷暴,雷暴产生波动在洋面上空扩散,便出现了这一壮观景象。大气就像被惊扰的水面一样荡起涟漪,云像水波般向外扩散开来。在气象学中,把这样的现象称为“弧状对流云线”。

为什么会形成这样特殊的云状呢?这其实是冷、暖空气交汇的产物。由于冷空气密度大,暖空气密度小,两者交汇后,大气就会失衡。大气一旦失衡,重力就会把空气往下拉,如果大气中存在足量的水汽,它们就会在振荡的空气波波峰处凝结,并在波谷处消散,形成一圈圈白色的条纹状薄云。正如往一潭死水里丢一粒石子会激起一圈圈的涟漪一样,平静的大气如果被扰动也会产生类似的波动。

蓝色洋面上的船行波状云

“云云众生”里,总会有一些独特的景观吸引着我们,比如南印度洋克罗泽群岛上空出现的波状云,看起来好似一艘船驶过水面的样子。

波状云是指一种可以形成微型波浪峰值状的云层。在大片云区中,会出现一条条很亮或很暗的条纹,可以是直的,也可以是弯曲的,这些条纹称“纹路”或“纹线”,与云的走向有关。当这一云层结构向下延伸至岛屿时,岛屿就如同带来这些波纹的船只。在遇到多山的岛屿之前,盛行的风从西面强烈吹过几千米近乎平坦的海洋。当风冲入群岛陡峭的山坡时,风会围绕山峰流动并在大气层中产生湍流,就像湍急的水在经过码头时会产生波浪一样。此时,岛屿仿佛在洋面上游动了起来。当从太空观察时,这种湍流的形态非常像船只切割水面并在其路径中留下的“V”形尾流。

2024年11月26日,风云三号D星“拍摄”到的南印度洋克罗泽群岛上空的波状云

冷空气入海的瀑布云

2023年12月中旬,受高空槽及低层丰富水汽等条件影响,华北、黄淮等地区出现了大范围的降雪天气。风云三号D星可以清楚地看到途经我国黄海、东海上空的冷流云,倾泻而下就像瀑布一般。

所谓冷流降雪,是指环渤海区域特有的一种降雪天气形势。在冬季里,海水的水温相对内陆的地表温度要高,所以海面上方的空气相对温暖而湿润,富含大量水汽。当北方的冷空气南下到达海面时,会因接触海水而变得温暖而湿润。同时,海面上方的暖湿空气不断向上抬升,当升至一定高度时,就会凝结成雪花,飘落下来,形成降雪。造成冷流降雪的云一般呈波状或表现为云街,这些波状云和云街有一条条缝隙,而且随着冷空气的南下而移动。所以,这种冷流降雪的一个重要特点就是持续时间较短,属间断性的降雪,常常出现边出太阳边下雪的情况。

我们日常所看到的云,大多是由于水汽过饱和,水分子聚集在空气中的凝结核周围形成冰晶,冰晶聚合形成的冰晶固态云。而这种过冷水云是还没有结冰的云,由于缺少凝结核,在0℃以下云中的水还保持着液态,我们的气象卫星可以识别这些不同状态的云来供预报员分析。

从风云气象卫星(简称“风云卫星”)的视角观看地球的天空,除了不停变幻的云层带来的震撼,更让我们深刻感受到人类气象科技发展的磅礴力量和无限可能。

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