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雲滴譜

鎖定
單位體積中雲滴的數量隨雲滴大小的分佈。
中文名
雲滴譜
外文名
clouddroplet-size distribution
相關術語
滴譜 雨滴譜 霧滴譜
學科分支
大氣物理學

雲滴譜描述

雲中各種直徑的雲滴所佔的數目隨直徑的分佈,又稱雲滴尺度分佈。一般的雲滴濃度是從很小的值開始隨直徑陡增到峯值,然後緩慢下降,在大滴一端形成一條“尾巴”。實測的雲滴譜變化很大,往往與一般形式不同,有的滴譜是在小滴端緩升而在大滴端陡降,有的則存在兩個峯值(如圖1)。雲滴譜是雲滴羣經過核化、凝結、碰並、夾卷等過程後的產物,與雲的種類、發展階段、所處雲內部位、氣團屬性、有無降水等密切相關。如海洋性雲的雲滴譜一般比大陸性雲的濃度小、直徑大、譜寬(雲滴大小不均勻),如圖2所示。又如地形雲、層狀雲和積狀雲的滴譜,一般情況為濃度增大、直徑變小、譜變窄。 [1] 
圖1  不同類型雲中雲滴尺度譜分佈 圖1 不同類型雲中雲滴尺度譜分佈
圖1 不同類型雲中雲滴尺度譜分佈 [1] 
圖2 海洋性積雲(a)和大陸性積雲(b)內雲滴的尺度分佈 [2] 

雲滴譜雲滴一般特徵

雲降水的過程中,不同大小的液滴是混合且連續存在的。微觀上通常根據水滴的下落規律,將半徑小於100微米的水滴稱為雲滴,其中50~100微米的稱為大雲滴。雲滴的存在必須具有至少接近飽和的相對濕度,在許多雲體中心部位,相對濕度通常大於100%,達到過飽和狀態 [3]  。表1給出了一些雲中典型雲滴的物理特徵參數。其中層狀云云滴較小,積狀云云滴較大,但在晴天時,積狀雲中雲滴大小與層狀雲的相似。
表1 雲滴的典型微物理特徵 [4] 
類別
(典型)半徑/微米
數密度/釐米3
含水(冰)量/毫克·米-3
層雲
0.5~30
10~1000
350(100~500)
積雲
10~1000
100~1000
大陸性積雲
6(2~30)
450
濃積雲
10(2~40)
200
1000
積雨雲
20(2~100)
100~1000
2000(1000~10000)
捲雲
0.01~10
1~10
極地平流層雲
1~10
0.001~0.01

雲滴譜相關計算

設直徑為D
的雲滴濃度為
,則雲滴譜為
雲滴譜的一般分佈形式可用Khrgian-Mazin(簡稱“K-M”)分佈、對數正態分佈等經驗表達式描述:
“K-M”分佈
對數正態分佈
式中ab為待定參數;r為粒子半徑;rg為幾何平均半徑;σg為幾何標準差。
此外,根據雲滴譜還可計算雲滴濃度(N)和含水量(W)等
參考資料
  • 1.    梅森(Mason B J),中國科學院大氣物理研究所譯.雲物理學:科學出版社,1978
  • 2.    Rogers R R and Yau M K. A Short Course in Cloud Physics. 3rd ed. Pergamon Press. 1989
  • 3.    楊軍,陳寶軍,銀燕,等..雲降水物理學:氣象出版社,2011
  • 4.    Heintzenberg J and Charlson R J. Clouds in the Perturbed Climate System: Their relationship to energy balance, atmospheric dynamics, and precipitation. MIT Press: 2009