云的形状与相雨

“城堡云，有雨临”

云是雨的孕育之所，自然成为古人相雨的重要标志。“城堡云，有雨临”这句谚语讲的是云的外形对雨的指征。“城堡云”是指堡状层积云或堡状高积云。它是如何形成的？为什么它是下雨的征兆呢？

一般而言，气温是随着高度增加而降低的，但在空气下沉、辐射冷却、锋面抬升、近地层扰动等因素的影响下，也会出现气温随高度增加而升高的情况。我们把这种“越高越暖”的气层称为逆温层。

如今，我们可以通过气象探空这一手段来探测高空大气中任意高度上气象要素的瞬时分布状况，这些气象要素包括温度、气压、湿度、风速、风向等。通过其中的温度廓线，我们可以快速发现逆温层的踪迹。右图是昆明站2024年8月23日上午8时的探空曲线图，其中横坐标是气温（℃），纵坐标是气压（hPa），蓝色线是温度曲线。从图中可以看到，在600～700hPa（相当于海拔3000～4000米），存在气温随高度增加而升高的情况，这里就是逆温层的“栖息之地”。

众所周知，温度越高，空气越轻、越容易上升；温度越低，空气越重、越容易下沉。当云在上升过程中遇到逆温层时，由于云内的气温常常低于逆温层的气温，所以云无法在逆温层中继续上升。也就是说，逆温层就好像一个巨大的玻璃盖，把云罩住，阻止云的上升、抑制云的发展，云只好在逆温层的下面向四周平铺开来，形成层状云。不过，逆温层并不是坚不可摧的。如果逆温层底部的扰动、对流加强，层状云中的部分区域便会突破逆温层，向上发展为积状云，即堡状层积云或堡状高积云。因此，当“城堡云”出现时，意味着大气中低层有对流扰动产生且逆温层比较薄，如果情况继续维持或加强，那么云就会进一步发展成积雨云，从而产生降雨。这就是谚语“城堡云，有雨临”背后的科学道理。

下图拍摄于2024年8月23日下午2时25分，拍摄地点为昆明市斗南湿地公园。从照片中堡状层积云的高度和发展程度看，高度较高的云体应该已经穿透了逆温层，驶入了向积雨云发展的“快车道”。监测数据显示，当天下午14：50—15：50，堡状层积云所在的昆明市晋宁区确实出现了阵雨。由此可见，堡状层积云与降雨呈现良好的对应关系，并且可以提前约半小时预测雨的来临。