不随空气运动的云存在吗?

张学文

不随空气运动的云存在吗?

张学文,2013/10/20

气象学里对于云与空气的关系的传统认识是云不仅存在于空气中,而且是随着空气的运动而移动的。只有云里的水滴/冰晶变成为雨滴/雪花以后它才由于自身的重量比空气大很多而有明显的下降运动,那是降水/降雪现象。

根据这种认识/观点,不同的云由于都随着空气运行,所以不可能存在”两朵云”会碰撞的情况。或者说每块云的运动速度与空气的运动速度相等。

但是,我逐步认识到空中水汽是可以与空气作相对运动的.这些在<空中水文学初探>书中已经谈了。现在的新问题是是否存在这一些云,或者说空中的液态水滴/冰晶的集合体它们显然是不随空气运动的。即空气运动而这些云或者说空中的液体水滴们却不随空气移动。

我举的一个例子是西藏的喜马拉雅山顶上的所谓旗云.这种云基本与山顶保持相对稳定的关系而不随风飘去。其实这种云的名称本身已经告诉我们它类似旗帜那样随风飘.但是旗帜固然随风飘但是它被固定在旗杆上,所以它仅是飘着而不移去。

                               
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旗云也是这样, 喜马拉雅山顶的风不会很小,但是空气快速移去而旗云却依然不动。所以我们不得不承认旗云是不随空气而运动的。它与山顶保持稳定的位置关系。

                               
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我举出的另外一类不随空气而运动的云,就是这里的照片中身处飞机(超音速)近处的这些水滴组成的”云”(人造的)了。注意这些”云”不是飞机简单的排出的气体在空气中形成的一条长线(所谓云迹),而是飞机在高速运动时临时形成的水滴集合,飞机离开当地,云也就在当地消失。而怪就怪在这些水滴集合(云)不是脱离飞机而滞留于空气中,而是伴随着飞机快速运动(与飞机同步).空中的飞机周围的空气最初不含有云,而正是飞机的快速运动和排出气体的共同作用下,而形成了一团与飞机具有相同的速度而的”云”。

与空气存在相对运动的云是如何形成/存在的?这应当是气象学正视的问题,而不是故意回避的问题。

另外我分析：1.夹状高积云可能与旗云类似，也是存在着与空气的相对运动；2.发展中的积云其外形变化很明显，而且十分类似爆炸初期的烟的外形，所以这种阶段的云在推动这空气运动。而不是被空气推动；3.消散的云也存在相对于空气的运动。

附说明:旗云的图来自360百科,飞机的照片来自自新浪网－科技时代 2010-4-6来源：新浪科技

哪里的文字也附于下面

新浪科技讯北京时间4月6日消息，英国《每日邮报》近日公布了一组美军战斗机突破音障的精彩瞬间照片。战斗机环绕着圆锥形云雾，非常壮观，仿佛经过特效处理似的。不过，当大气条件合适、飞机超音速飞行时，就可能产生这种梦幻般的效果。

　　一架美国海军“超级大黄蜂”战斗机从“卡尔文森”号航空母舰上起飞，在秘鲁太平洋海岸线上空超音速飞行。当时战斗机的速度达到760英里/小时(约合1223公里/小时)，突破音障，在机身周围的蒸汽不断堆积，形成了圆锥般的云雾，被称为“冲击波项圈”或“蒸汽锥”。

　　这种现象之所以发生，是因为当物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。空气中的水蒸气，因压力陡降所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。

　　此外，“超级大黄蜂”的形状也有利于“蒸汽锥”的产生。“超级大黄蜂”造价达3500万英镑，最高速度为1370英里/小时(2200公里/小时)，是音速的1.8倍。

　　在航天飞机发射时，也经常发生“蒸汽锥”现象。有时，乘客也会看到超音速客机机翼顶端周围出现这种现象。不过，为什么物体突破音障瞬间会发生这种现象，还未有定论。(唐宁)

本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-734390.html

lqouc

运动不携带质量这样的情况貌似在海洋中是存在的，比如说涡旋（如果没记错的话），可以对比一下看看。

Aires

我不是学大气的，但是我觉得这个问题确实挺重要的。如果把这个问题搞清楚，我们就能知道什么样的云会移动，以多大的速度移动，和风速风向是个什么关系。这不仅对于天气预报准确性可能会有提高，对于气候预测我们也想知道全球云的分布情况，这与下垫面（陆地、海洋）的性质产生的云到底会移动到哪里？对降水的分布有什么贡献，对于全球变暖后又有什么影响？我觉得迫切需要把这方面的科学问题搞清楚，这很重要。

shine090

有意思~不过以前确实没想过这个问题

ayzqs

好像研究得比较少

qiuboling

下面的内容摘自：
Mountain Waves and Downslope Winds
http://www.meted.ucar.edu/mesoprim/mtnwave/index.htm

山岳波（1）

当水面平静的时候，浪会沿着水面传播。
当水流动的时候，浪会静止不动。
皮艇会利用河流的静止浪来滑浪，
尤其喜欢卡罗拉多河上的静止浪。

风途径地上障碍物时会形成山岳波，
山岳波也会像卡罗拉多河上的静止浪那样，静止不动。

qiuboling

山岳波（2）

在稳定环境下水平运动的空气遇到山体后空气被抬升，相当于气块离开了平衡高度。
一旦越过山脊气块就会受负浮力作用返回平衡高度。
由于惯性作用，这些气块会越过平衡高度继续往下沉。当气块温度高于环境温度的时候，气块上升。
气块上升到达平衡高度的时候同样受惯性作用，会越过平衡高度。
如此反复，振荡就形成。
这种波称为地形重力波，也就是山岳波。

qiuboling

山岳波（3）


很多时候到达山体的气块就像火车的车卡一样，沿着固定的路线源源不断地通过。
它们的路线不改变。
所有的气块都经历同样的振动，同样的轨迹。
虽然风继续吹，但山岳波却静止了。
如同卡罗拉多河上的静止浪。

qiuboling

山岳波（4）

山岳波上升气流形成了云，下沉气流形成不了云。
所以看见的云会成波状。
这种云叫做wave cloud.
由于山岳波静止不动，所以看见的波状云也是静止不动的云。

张学文

qiuboling 发表于 2016-4-16 19:59
山岳波（4）

山岳波上升气流形成了云，下沉气流形成不了云。

是不随空气运动的云。
很好。
而这应当是对云都随空气一起飘的认识的否决。