云和降水

云是上升冷却空气的可见标志，而其中水滴和冰晶生长的微观过程决定了它们是仅仅飘过，还是以雨、雪或冰雹的形式释放水分。

Definition

云是水滴或冰晶的可见悬浮体，当潮湿空气冷却至饱和时形成；而降水是当粒子变得足够大和重以克服上升气流时，从云中落下的水。

Scope

本主题涵盖云的形成和分类、气溶胶上水滴和冰晶的核化，以及云粒子通过碰撞-合并和贝吉隆-芬代森冰晶过程等微物理过程生长为降水的过程。

Core questions

• 云滴和冰晶是如何以及在哪些粒子上形成的？
• 云是如何按高度和形态分类的？
• 小的云滴如何生长成雨滴？
• 冰过程在产生降水中扮演什么角色？

Key theories

碰撞-合并（暖雨）过程

在温度高于冰点的云中，较大的水滴下落速度更快，与较小的水滴碰撞并吸收它们，通过合并生长，直到它们足够重而以雨的形式落下。

贝吉隆-芬代森冰晶过程

在混合相云中，冰面上的饱和水汽压较低，导致冰晶以过冷水滴为代价生长，这是一种高效的途径，产生了热带以外地球上的大部分降水。

Mechanisms

当上升冷却的空气饱和时，水蒸气凝结在云凝结核上形成水滴，或沉积在冰核上形成冰晶，从而形成云。这些粒子太小而无法下落，因此必须发生增长：在暖云中通过水滴的碰撞和合并，在冷云或混合相云中通过贝吉隆-芬代森过程，其中冰晶快速生长，而过冷水滴蒸发。一旦粒子足够大以克服上升气流，它们就会以雨、雪、雨夹雪或冰雹的形式落下。

Clinical relevance

理解云和降水过程是定量降水预报、雷达判读、航空结冰预测以及人工影响天气（如人工增雨）的基础，它也揭示了云如何影响地球的能量平衡和气候。

History

卢克·霍华德在19世纪早期对云进行了分类，赋予了云持久的名称；20世纪，贝吉隆和芬代森确定了降水的冰晶机制，而普鲁帕彻和克莱特等著作中总结的详细实验室和野外研究确立了现代云和降水的微物理学。

Key figures

• Luke Howard
• Tor Bergeron
• Walter Findeisen

Seminal works

• rogers1989
• pruppacher1997

Frequently asked questions

为什么有些云会下雨而有些不会？

云只有当其水滴或冰晶生长到足够大以克服上升气流下落时才会产生降水；这需要足够的时间、水分和正确的微物理过程，因此许多云在没有下雨的情况下就蒸发了。

云是如何命名的？

云是根据卢克·霍华德在1802年引入的系统进行分类的，该系统使用拉丁词根，如积云（cumulus）表示堆积的云，层云（stratus）表示分层的云，卷云（cirrus）表示纤细的高云，并结合表示高度和降水的词缀。