飞行理论图解 · 云与降水

云与降水

垂直运动 · 云 · 雨雪

云要上升
雨雪看温度

垂直运动 · 云 · 降水 气象基础

云和降水同一条物理链:水汽靠上升运动抬到高处、绝热冷却到饱和、以凝结核为中心凝结成云。上升运动分两种:对流快而小(1~10 m/s、几十分钟),系统性慢而大(1~10 cm/s、能撑几天)。成云之后,雨还是雪只看一件事:云中和云下的温度——都高于 0℃ 是雨,都低于 0℃ 是雪,中间夹着就雨夹雪。三种云必须记死:浓积云 Tcu、积雨云 Cb、雨层云 Ns。

01 空气的垂直运动

对流 · 系统性 · 冲击力

对流(热力引起) 局部受热 垂直速度大:1 ~ 10 m/s 水平范围小:几 ~ 几十千米 持续时间短:几十分钟 ~ 几小时 局部气温高于周围 → 气块获得上升加速度 反之获得向下加速度 系统性垂直运动 垂直速度小:1 ~ 10 cm/s 水平范围大:几百 ~ 几千千米 持续时间长:十几小时 ~ 几天 表现形式:大范围水平气流的辐合、辐散  暖、冷锋面交界 · 地形抬升 使空气产生垂直运动的冲击力 热力冲击 局地受热不均 动力冲击 地形抬升 · 摩擦 系统性冲击 大范围气流辐合、辐散 背风波(重力波) 密度不同的两气层交界面上有波动时,或强风吹过山脉受地形扰动时,背风坡形成波动 乱流:与波动相关的强烈无规则运动,范围一般在几千米以内
对流
垂直速度1~10 m/s,水平范围几~几十千米,持续几十分钟~几小时;由局部受热不均引起
系统性垂直运动
垂直速度1~10 cm/s,水平范围几百~几千千米,持续十几小时~几天;表现为大范围辐合辐散、锋面交界、地形抬升
冲击力
热力冲击、动力冲击、系统性冲击三类
背风波
密度不同的两气层交界面上出现波动,或强风吹过山脉受地形扰动时,背风坡形成背风波;乱流范围一般在几千米以内

注 · 对比记忆的套路:对流"快、小、短"(米/秒级),系统性"慢、大、长"(厘米/秒级)。差了整整两个数量级,考试最爱把两者数字互换。

02 云的形成

三条件 · 凝结

水汽 → 上升 → 冷却 → 凝结成云 水面蒸发 水汽 绝热上升冷却 云 = 可见的微小水滴 / 冰晶集合体 气块温度与周围大气温度有差异时产生垂直运动 成云三条件 1 充足的水汽 水汽含量达到饱和 2 凝结核 大气中的固体杂质充当水汽凝附的中心 3 足够的冷却 上升运动使空气绝热冷却,达到饱和 缺任一条件,云就成不了
三条件
① 充足的水汽(达到饱和)② 凝结核(大气中的固体杂质)③ 足够的冷却(上升运动使空气绝热冷却)
云的定义
云是大气中微小水滴、冰晶组成的可见集合体

注 · 第三条"冷却"就是上一步的垂直运动:上升绝热膨胀降温,到露点就凝结。三条件缺一不可,凑齐才有云。

03 三种重要云

Tcu · Cb · Ns

浓积云 Tcu 垂直高度 > 水平宽度 花椰菜状 · 顶部圆弧形凸起 垂直发展旺盛的积状云 · 垂直高度大于水平高度 · 云底平直 · 可下小阵雨 继续发展 → 积雨云 积雨云 Cb 顶部平展 砧状云顶 丝缕状 = 冰晶结构 云底十分阴暗 浓密的大云体 · 垂直发展极盛 · 云顶白色丝缕状(冰晶)  平展时呈砧状 · 云底十分阴暗 · 常产生阵雨、雷暴、冰雹 云底常有滚轴状的悬球状云和雨幡 雨层云 Ns 灰暗的层状云层 连续性降雨 / 降雪 · 云底模糊、无定型 · 云层厚、颜色灰暗 · 常产生连续性降雨、降雪  或雨雪幡 云的三族:积状云 · 层状云 波状云
浓积云 Tcu
垂直发展旺盛的积状云,垂直高度大于水平高度,呈花椰菜状,顶部圆弧形凸起,云底平直;可下小阵雨
积雨云 Cb
浓密的大云体,垂直发展极盛;云顶白色丝缕状(冰晶结构),平展时呈砧状;云底十分阴暗;常产生阵雨、雷暴、冰雹
雨层云 Ns
灰暗的层状云层,云底模糊无定型,云层厚;常产生连续性降雨、降雪,或雨雪幡
云的三族
按云底高度和结构分为积状云、层状云、波状云

注 · 三者一句话:Tcu 是没长成的雷暴云,Cb 是长成的(砧状顶+阴暗底),Ns 是安安静静下一整天雨的那位。符号 Tcu / Cb / Ns 直接出现在题目里的频率很高。

04 降水形成与雨雪判定

碰并 · 冰晶效应 · 看温度

暖云降水:碰并增长 云滴大小不一、随气流上下运动 大云滴追碰小云滴 → 碰并增大成雨滴 气层温度在 0℃ 以上 冷云降水:冰晶效应 温度低于 0℃:过冷水滴与冰晶共存 水分子由水滴向冰晶转移 → 冰晶迅速增长 中纬度降水主要来自冷云 雨还是雪?全看云中和云下的温度 云中>0℃ 云下>0℃ 雨(毛毛雨) 液态降水,全程不冻结 云中<0℃ 云下>0℃ 雨或雨夹雪 雪花降落途中融化 云中<0℃ 云下<0℃ 固态降水,全程不融化
暖云降水
云滴大小不一,随气流上下运动,大云滴碰撞小云滴,碰并增大成雨滴
冷云降水
温度低于 0℃ 的云中过冷水滴与冰晶共存,水分子由水滴向冰晶转移,冰晶迅速增长(冰晶效应)
雨雪判定
云中和云下温度都高于 0℃:雨(毛毛雨);云中低于 0℃、云下高于 0℃:雪花降落途中融化,雨或雨夹雪;云中和云下都低于 0℃:雪

注 · 判定雨雪的题就三行温度,不用看云的样子。云中冷、云下暖这种"上冷下暖"组合是雨夹雪的高频考点。

05 降水的强度·形态·性质

四级 · 三类 · 三种 · 对云类

强度(按降水量) 小雨 < 2.5 mm/h 中雨 2.5 ~ 8 mm/h 大雨 8 ~ 16 mm/h 暴雨 ≥ 16 mm/h 形态 液态 雨 · 毛毛雨 固态 雪 · 冰雹 混合 雨夹雪 性质 连续性:持续时间长 · 强度变化小 间歇性:时下时止 · 时大时小 · 强度有变化 阵性:骤降骤止 · 强度变化大 降水性质 ← 云的种类 积状云(对流云) 阵性降水 层状云 连续性降水 波状云 间歇性降水 降水:空中水滴或冰晶降落到地面的过程
强度
小雨、中雨、大雨、暴雨
形态
液态(雨、毛毛雨)、固态(雪、冰雹)、混合(雨夹雪)
性质
连续性(时间长、强度变化小)、间歇性(时下时止、时大时小)、阵性(骤降骤止、强度变化大)
对应云类
积状云→阵性降水;层状云→连续性降水;波状云→间歇性降水

注 · 云类决定降水性格:对流云脾气爆,说下就下说停就停(阵性);层状云慢性子,绵绵不断(连续性);波状云介于两者之间(间歇性)。

06 云对飞行的影响

七条 · 积冰与云

云对飞行的影响 · 七条 1 低云影响着陆 云高过低 → 影响建立目视参考 → 着陆困难 2 低云影响目视飞行 能见度差、难以看清地面 → 偏航 · 丢失飞机状态 3 云中积冰 浓积云、积雨云上部过冷 → 中到强度的积冰 云中飞行通常称为仪表飞行 4 云中颠簸 浓积云、积雨云附近颠簸较强 距积雨云 1000 米以内仍有强烈的颠簸 5 积雨云飞行 易遭雷击 · 易被冰雹打坏飞机 6 层状云飞行 一般平稳 · 有时云高较低 可产生轻到中度的颠簸 7 波状云飞行 飞行较平稳 · 能见度较差 云中可产生中到强度的颠簸、积冰 暖锋中飞行可能出现积冰 · 危险性更大 积冰与云的关系 积云、积雨云:通常是强积冰 · 层云、高层云:通常为中或轻度积冰 冰晶结构的上部为弱积冰 · 在锋线附近云中飞行时也能产生强积冰
着陆与目视
低云云高过低影响建立目视参考,着陆困难;目视飞行能见度差,难以看清地面,容易偏航、丢失飞机状态
云中积冰与颠簸
浓积云、积雨云上部过冷,有中到强度的积冰,云中飞行通常称为仪表飞行;浓积云、积雨云附近颠簸较强,距积雨云 1000 米以内仍有强烈的颠簸
积雨云
飞行时易遭雷击、被冰雹打坏飞机
层状云 / 波状云
层状云一般平稳,云高较低时可产生轻到中度颠簸;波状云飞行较平稳但能见度较差,云中可产生中到强度颠簸、积冰
积冰与云
积云、积雨云通常强积冰;层云、高层云通常中或轻度积冰;冰晶结构上部为弱积冰;锋线附近云中也能产生强积冰

注 · "距积雨云 1000 米以内仍有强烈颠簸"直接呼应雷暴页的绕飞距离(雷暴 10km、雷达 25km 是避让极限,1000 米是颠簸仍强烈的范围,别混)。