第七章
天空觀測指南
大多數氣象觀測者對天氣的興趣可追溯到兒時的好奇。魯克·霍華德便是這種人。18世紀，他還在念書時，英國就掀起對天氣的興趣，並對拉丁文字的不滿。具有諷刺意味的是：有關霍華德對氣象學的傳說是一種他發明的用拉丁文字把雲分類的方法，即把雲根據形狀、規模進行分類。
霍華德在一個“苦行者”協會的集會上提議雲根據形態進行分類。該社團是1803年在倫敦的一個科學團體，霍華德是位業餘博物學家，他每天的工作就是當調劑師。他使別人相信：他的雲分類係統比當時偉大的思想家們所提出的理論更好，當時許多思想家，如簡一巴蒲提斯特、拉馬克和卡洛烏斯·林那烏斯。
霍華德分別把雲層稱為積雲(拉丁譯為“堆”)，就好像雲要堆在一起似的，層雲(拉丁譯為“層”)，在層開後有如片片雲霞，卷雲(拉丁譯為毛發卷曲)，在高空中十分纖細，他又用第四個拉丁文字“Nimbus”表示“有雨或有雪”，這種雲會形成某一種降水。
當氣象學家們於1874年首次在國際氣象大會上雲集一堂之際，他們以霍華德的命名和分類係統為契機，創造一個新係統，可預測雲層的高度。
天空區域指南中的雲部分包括十屬雲，形成國際上通用的三族雲，即根據雲高。低雲是在7，000英尺(2000米)上空；中雲是在7，000～15，000英尺(2000～4600米)高空；高雲是在15，000英尺(4600米)以上的高空，直至對流層頂部，在這一指南中包括一些相關雲種、變異和所謂的“附件雲”它們都與各種雲層的發生有關。有許多業餘觀測者所遵循的準則，有助於根據雲名稱判斷其形狀。例如：拉丁文字中的前綴alto和cirro最早表示雲的高度：以alto開頭的雲名稱是中雲。而以cirro開頭的雲名稱卷積雲屬高緯地區的雲，形狀極似卷雲。
雲的名稱表示其特色。就很普通的積雲而言，開始小，但隨後變得越來越大的雲，故被稱作積雲，形成風暴或積雨雲。
然而，並非所有雲層的名稱都能這樣輕易解釋。那些以拉丁文字後綴stratus和cumulus的字可以體現如布片的雲層和蓬鬆的積雲特點。但也未必都如此。例如高積，就它的前綴而言，是中層雲，但它的形狀差異極大。
一些高積雲內含有冰晶，但另外一些沒有冰晶。有些平行出現，有些類似魚鱗天一樣，形狀複雜；還有一些形成蓬鬆的類似城堡一樣的城堡雲，常常預示著暴風雨。似乎這種多樣性還是不夠的，氣象專家們仍發現新的雲層形狀。例如層雲，曾一度被認為是高度的統一，但雷達研究表明，許多層雲都滲入到積雲中而形成向上的塔狀雲。大批的雷雨雲合並成模糊的卷雲和高積雲，有艾奧瓦州那樣大小，結果到第二天又重新展開。
雲層並非是吸引大氣觀測者們惟一的空中現象。陽光透過大氣放出光芒時，各種各樣的大氣塵埃、水滴和冰晶幹擾了這一奇妙的效果。一係列這種可視的景色在該指南末尾中可以提到。
在觀測天空狀況時，不要直視太陽，用一隻伸出去的拳頭擋住太陽。
層雲
層狀雲是一種雲，它包括高層雲和卷層雲。層雲很低，呈灰色雲狀分布，常見於清晨。當層雲底部接近地麵，就形成了霧。
層雲可以在各種條件下生成。但最常見的是由於各種氣溫條件而形成各個層麵的大氣。通常雲在夜間形成，那時風輕，天藍。例如，輻射霧和地麵雲霧。地麵雲霧常聚集於低處。如流水的峽穀，那裏冷凝的空氣漸漸消失，而且空氣也十分潮濕。
層雲也在暖空氣籠罩在較冷的表麵上形成，構成薄霧。在這些情況下，移動的空氣在和冰、雪、冷地麵和凍水相接觸而變得十分寒冷。這樣形成的霧比輻射霧更濃，持續時間也更長。
有一種層雲即蒸氣霧，是冷空氣在初冬時節掠過較暖的湖水表麵而形成的。在冷空氣有如雲帶一樣升騰之際，它會變暖並從湖麵上聚攏濕氣，它看上去很像蒸氣。有時這些狀況產生湖泊效應降雪帶。涼雨落在地麵、水麵或房頂較暖的表麵時，也可形成酷似蒸氣的雪雲層。使雨水以飄帶的形式蒸發。
高度
從地麵到2000英尺(600米)高空。雲層底部，清晨靠近地麵，白天因日照加熱而上升；尤以輻射雲霧為例。
範圍
全球，通常哪裏溫暖，潮濕的空氣就會在冷的地表、水麵、雪地或冰麵上浮動，在峽穀保持整個冬天的現象。
季節
終年，主要集中在寒冷季節裏，那時放射出的熱量在夜晚會消失在空中。特色
包括與逆溫有關的穩定大氣(逆溫出現在暖空氣經過空氣上方)。根據雲層的形成方式：也包括良好的天氣(如夜晚的層雲在白天蒸發)和壞天氣(如從降雨落在溫暖的地麵、從長時間的薄霧和濃密的穀霧中層雲的形成)。
多樣性
層雲上端凍硬(強逆溫和非消散階段)或蓬鬆(因太陽照射而形成弱逆溫、消散或蒸發)。通常層雲上端會形成小氣流，從高處向下看，層雲十分清晰。
碎層雲
積雲和層雲包括許多雲層被稱作碎層雲，表明強風將雲層吹成纖維狀、水流狀以及破碎狀。碎層雲有時在積雨雲或雲開始分裂時產生，碎層雲，也稱作斷層雲(右)，是在積雲變弱以及在雨雲層和積雨雲的下方因雨使空氣空冷。碎層雲最主要特點是伴隨有流動性大規模的氣旋和風暴。
透光層雲
你若透過層雲看不見太陽或月亮，你是在透過層雲不透明的部分看，但不論怎樣模糊，你看到了太陽或月亮，那麼雲層十分薄，而且常常被稱作半透明體。當雲層從不透明轉變成半透明，它表明這樣的層雲會很快消失。
輻射霧
輻射霧形成於夜晚，那時風輕天藍，這使地球把大量的熱散發到太空中去。此時地麵和地麵上的空氣變涼，直至達到變成露水的溫度，水滴這樣便形成了。輻射霧不會在大的水域上空形成，因為水溫在夜晚變化不大，若隻出現薄薄一層水霧，就會形成露或霜。如果持續變涼，霾就會形成。隨著濕空氣層的變厚，就會形成霧。霾比霧更為精確。當能見度不足3300英尺(1000米)時，霾就被精確地解釋成霧。當能見度低。於1970英尺(600米)，飛機若沒導航就很危險。
溫和的內陸峽穀地區經常會出現輻射霧，隨後是連綿的雨。輻射霧僅需5～10分鍾就可生成。有可能是當陽光溫暖了大地，而大地又使上方空氣變暖；或可能是強風把霧和幹燥的空氣混雜在一起的緣故，輻射霧消失很慢。
平流霧
這種霧是當溫濕的空氣經過較冷的表麵而生成的。在這種情況下，移動的空氣與下麵的表麵相接觸而變冷，如果清冷的空氣溫度下降到露點溫度時，霧就會生成。在遠離納米比亞海岸、遠離加利福尼亞的金門大橋的法拉洛恩斯海灣，以及遠離秘魯和智利的阿塔卡瑪海岸，這些地方常可看到這種霧。薄霧也可在靠近暖鋒處生成，因為溫暖空氣流經積雪覆蓋的大地。
由於溫濕空氣的移動和較強的風與天氣狀況有關，由空氣移動而生成的霧通常比輻射霧濃密而且擴散麵大，持續時間長，即便陽光照射也不易蒸發。
上坡霧
有些地區，像空氣一樣生成的霧被迫上升，這種情況的發生可以是風把空氣吹向山坡。當空氣上升時，它就會冷卻形成露珠，這樣雲就形成了。這種過程持續上升直至彌漫整個山坡。由於上升的空氣還處在地表處，雲就可以在地表處形成。當風朝著適當的方向吹動時，上坡霧就形成了。這些地方包括西風坡，主要分布在美國和加拿大海岸山脈地區的西風坡：夏威夷(盛行東北信風)山脈的東北朝方向的山坡，以及比利牛斯山脈的南、北坡(根據與流動氣壓有關的風向)。
層積雲
層積雲主要由小水滴構成，是一種層疊雲和蓬鬆雲混合形成的一種雲。每層都有主要特色。層積雲根據雲片和雲帶加以區分，表明在那裏空氣在上升，伴隨一層薄雲；或表明空氣在下降，那裏呈現晴朗的天空。層積雲由白色轉向深灰色，僅有幾千英尺厚。而且常被誤認為是高層雲。層積雲靠近地麵，雲中元素大而密。
當某一層層雲和不穩定的雲或熱對流雲合二而一時就會形成層積雲。這種空氣由大陸塊或是到達接近空氣冷凝線的正麵及熱對流產生蓬鬆氣流時才可上升。層積雲也可在積雲到達逆溫層(暖空氣強於冷空氣)並四處擴散時形成。產生雲層的特點是上、下平齊。
層積雲常在中緯地區海洋環境可以見到，那裏涼爽的海洋空氣向海岸移動，白天空氣的變熱加速了空氣的不穩定。美國北方大部分地區，這種層積雲主要在冬天可以見到，並伴隨濕氣層靠近地麵，常常在流動性的低氣壓之後。低處的潮濕與空氣相交織，越過五大湖區，增加大氣產生的能力，並保持這種雲層。層積雲徘徊幾天是常見的，有時在該地區達幾個星期。
高度
由於環境、高度不一，在海洋環境下，雲層底部距地麵可達500～2000英尺(150～600米)，在冷鋒後和靠近湖區，雲底高度約為2000至5000英尺(600～1500米)；在其他地區，尤其是層雲擴散形成的雲底部高度可達3000～6500英尺(900～2000米)。
範圍
全球，尤其在涼爽的海洋和沿海地區，但在幹燥地區少見。
季節
終年。
特點
降雨(除毛毛細雨和零星小雨外)不太可能形成。因為這種層積雲的雲層薄，向上運動很弱，日氣溫受其存在稍有影響，即白天降低日照：夜晚阻礙冷空氣擴散，形成涼爽、潮濕的天氣。
多樣性
層積雲由層雲形成，看似層層疊疊而又稀薄。由於積雲形成的層積鬆散而又濃密。
積雲
這種雲因其外表蓬鬆很容易識別。典型的積雲底部較平緩，頂部稍圓。它們可能是由單種雲形成的，組織成雲街，或是形成片片雲層，重疊在一起，具有雙層雲(層雲)和積雲的特點。
正常的積雲形狀如一堆奶油，據雲層的厚度，上麵呈白色，下麵呈灰色。積雲主要在白天形成，因為陽光使地麵變熱，反過來，地麵又使空氣變熱。積雲也可在白天山頂上形成，因為山坡受熱比穀底受熱快。這種不穩定的受熱形成運動中的對流。暖空氣上升，因擴散而冷卻，最終達到露水的溫度。積雲的平底表明上升的冷凝標準。隨著空氣繼續上升，上方的空氣形成氣泡，導致上端蓬鬆狀的出現。積雲外部，下沉的空氣補償因受熱並蒸發的上升空氣，形成自由的空間。在變成氣泡後，雲層下沉，隨著潮濕上升，空氣與雲層外部的幹燥空氣或結合或對流暫時減弱。這樣，雲層上端繼續上升。
積雲有時伴隨或提前冷鋒而形成。因為那裏的空氣被迫上升。積雲的形成也是由於冷空氣在冷的水麵上浮動，並從下麵開始變暖。
積雲可保持相當的平緩，逐漸變成凹凸不平，或變成破碎狀如同層雲碎片一樣，亦或變成塔狀堆。如果上升勢頭猛，積雲可最高達到8英裏(13千米)左右，從而轉化成積雨雲。
當積雲出現層疊狀時，可顯現幾種形狀。大氣狀況穩定，積雲會在上方出現氣泡，結果被逆溫所壓製，即暖空氣位於冷空氣上方。這種情況有時會產生層積雲或高積雲。
積雲高積雲，卷積雲有時是層積雲，其實均屬層雲是由於弱對流在雲層稀薄和厚重區域形成的。雲稀薄地區是空氣下降、而雲層厚重地區則是空氣上升。若下降空氣勢頭猛，雲層中間就會出現斷裂，從而突出個別積雲中的雲中要素。通常，這些重疊的積雲不會產生降水。
高度
濕度大的地區為2000～5000英尺(600～1500米)，幹燥地區為10，000英尺(3000米)，積雲底部清晨靠近地麵；午後就會上升。
範圍
通常在濕潤地區和熱帶地區，有時也會在幹燥地區出現積雲。
季節
全年。但主要出現在夏季，夏季地麵較暖，空氣較潮濕。特點
除非積雲變成積雨雲，否則不會出現陣雨，尤為正午後形成的雲堆和積雨雲表示陣雨的積雨雲很可能出現。變化
大多數積雲卷曲的邊緣可以被勁風弄破。在有風的環境中，積雲很容易被吹到天際，這種積雲變弱或使雲中物質脫離主體，形成氣流、氣旋、卷曲或其他破碎狀。積雲破損表明在水平線處不是靠近地麵風大。當日落時，生成積雲的垂直氣流減緩。積雲下降，蒸發，最終以蓬鬆的零星塊狀而消失。
淡積雲
極為平緩的積雲團比在高空中更為寬大，底部平緩，頂部有小雲片。當出現在天際之時，通常比雲層更藍。人們認為積雲團的形狀與上升氣流的弱勢有關，這些氣流形成積雲團，或在積雲團上空出現穩定的氣層。當這兩種因素出現在高壓區內，可以阻止垂直雲層的增長，淡積雲通常被看做極佳的天氣雲團。惟一無法預測無雨天的時間是積雲團在清晨形成，並經過一天後形成垂直積雲團，如積雲塊和積雨雲。
淡積雲中積雲
縱觀全年，這些雲層表示正常的天氣——除非在隨後一天內轉變成積雲團或積雨雲。這些雲團的高度及寬度大體一致，它們比淡雲團顯得更為垂直，因為造成雲團對流的氣流通常強勁，或在它們上方的固定雲層比淡積雲上方更弱。中積雲底部在清晨時靠近地麵，下午時會上升。它們距地麵最高可達2000——3000英尺(600～900米)，由於中積雲比淡積雲厚，因而常隱浮在空中。時常會在遠離高壓中心處看到它們。中積雲常在山區形成，因為上升氣流比高處地區更強，但即便在此處，中積雲還會升得更高，不會產生重大降雨。在幹燥地區這種雲層可以產生幡狀雲。
雲街
這些聯合雲層大體順著風向平行排列。當出現幾“條”雲時，它們會從地麵開始彙集到地平線處。雲街之間的距離有雲街自身高度的2～3倍，當對流增加，條雲就會形成層積雲。
由於在湖麵上空或山脈周圍活躍上升的暖氣流的緣故，條雲通常在一種積雲形成時才可形成，並隨著風將雲帶走。另外的雲層就會在後麵形成。它們也會被吹散，直至它們最終合並或顯示要合並，形成雲線或雲環。雲街的出現表明風向，而且風向不變。雲街在微風和有風的條件下形成，常與湖泊效應有關。
濃積雲
這種雲也被稱作“塔雲”。因為它們的高度大於寬度，這些塔雲高聳兀立，表明強勁的上升氣流的位置。對於這些生成的塔雲而言，必定有對流。而且受大氣不穩定因素影響加強。這種積雲越多，就更可能產生降雨。與形成塔雲有關的湍流會使飛機內的乘客上下顛簸。塔雲底部比淡積雲和中積雲底部更暗，這是由於高度而造成的。偶爾，碎雲片——又稱飛雲，可以在雲層下像雨天那樣涼的地區形成。塔雲上端極白，距地麵為15，000～20，000英尺(4500～6000米)。
濃積雲除南極外，可以在世界任何地區形成。因為南極的空氣沿冷鋒麵上升，還沿著海麵冷鋒麵，越過山脈，這些塔雲代表中積雲在垂直的積雲團生成後這一特定階段。在美國東南部，墨西哥灣沿岸地區以及加勒比海大部分地區，塔雲大體在夏季形成，那時的大氣不穩定而且潮濕。在印度，塔雲常預示著從東南方向吹來的令人心煩的潮濕天氣的到來，也標誌著夏天季風活動的開始。冷空氣出現在對流層中區時，“濃”積雲也可能形成。這時它距地麵15英裏(8千米)。發生這種情況是在上層空間的低氣壓在寒冷的月份裏，越過澳大利亞南部，當這些濃積雲在美國五大湖區和大鹽湖下降氣流中形成時，它們會形成湖區降雪，在下風方向每小時降雪在2～4英寸(5～10厘米)，若在雲街中與其他濃積雲聯合，降雪量之大可以用英尺來測量。