(一)锋面云系

卫星云图上,锋面云系为一条长达数千公里、宽近百至数百公里不等的长云带,并且常常由多层云系组成。云带的特征,依赖于锋区是否活跃、周围的环境条件和水汽是否丰沛等。

1.冷锋云系

冷锋云系与温带气旋连接,一般长1000km 左右,宽200～300km,并且距涡旋中心越远云带越窄；云带的气旋性曲率明显。可见光云图上,云带的色调比较均匀,内部嵌有一些对流性亮区。冬季在较高的纬度地区,太阳高度角较低,冷锋云带的云顶高度不均匀性会造成云带中多纹理结构。

冷锋与高空风平行时,往往是最活跃的冷锋,其云带较宽而且密实完整,色调很亮。这类冷锋云带一般与强斜压区相联系,云带后部有冷平流,云带中风的垂直切变很强,云带走向为东北—西南向。它由多层云系组成,高层为卷云,中低层为积状云和层云,常伴有降水区,夏半年还常伴有强对流性天气和降水。

不活跃的冷锋往往与高空风正交,斜压性较小,冷平流弱,风速的垂直切变也小。云带窄而破碎和断裂,并且以低空积云及层积云为主；有的甚至无云带出现。云和降水都较弱。

海洋上,丰沛的水汽使得移入的冷锋云带得到加强。过渡季节冷锋云带移入海洋上以后,其后部的冷气团内常常产生大量细胞状云和积云线。

地面天气图上的冷锋一般位于云带里面。若云带中层状云占优势,冷锋往往定在接近云区的前边界处；若积状云占优势,则定在云区的后边界附近。

2.暖锋云系

卫星云图上识别暖锋比识别冷锋困难,这是因为暖锋只在温带气旋的初生阶段才比较清楚,同时暖锋的云区和云型多种多样。

活跃暖锋云系的明显特征,是它表现为一条宽300～500km、长几百公里的带状云区,长宽差异不大；云区由多层云系组成,上部为大片卷云,其下为高层云、雨层云和积状云,因而色调明亮,并伴有较强降水；云区向冷空气一侧凸起,云区内反气旋弯曲的卷云纹线清晰可见。地面暖锋的位置定在云区向北凸起部分下方,并与云区中纹线近于平行,顶端一般位于云区由凸变凹处。弱暖锋在地面图上不清楚,但在云图上表现为卷云带,暖锋位置可以定在暖锋云系里面靠近后边界处。

我国南方地区暖锋活动频繁,云区宽广,且以多层云系为主,其形成过程为南支槽或高原槽云系与华南静止锋云系叠加之结果。北方的暖锋云系范围比南方的小,有的呈圆形,且出现涡旋结构。

3.锢囚锋云系

锢囚锋云系表现为一条宽约22km 的较白亮螺旋云带,其中心与气旋环流(涡旋)中心重合。它的后边界一般整齐光滑,并伴有舌状冷空气无云或少云区,云带的前边界参差不齐。

4.静止锋云系

静止锋云系在卫星云图上表现为一条没有气旋性或反气旋性曲率的宽云带。它的边界不规则,云区内云的分布不均匀,有时有开裂区；有时云带很宽广,云区中云量稠密,有的还会有气旋波发展。就云类而言,冬季的静止锋云系以层状云(高层云、高积云和层云)为主,夏季静止锋云系内多对流性积状云(积云、浓积云和积雨云)。

(二)高空槽、脊云型

对流层中部的槽和脊,由于环境条件的影响伴随的天气现象可能相差甚远。然而,卫星云图上的云型与天气现象联系比较紧密,并且卫星云图的时间分辨率高。因此,一旦能用云图上的云型识别出槽和脊,就可以很好地追踪槽和脊的强度变化、移动以及伴随的天气现象。

1.高空槽云型

槽线前后垂直运动的符号和风向差别,在卫星云图上由不同的云型反映出来。最常见的鉴别对流层中上部槽线位置的三种云型是锋面云带中的断裂口、增强的积云以及卷云纹理,运用这三种云型及综合使用它们,可以帮助预报员确定出大部分槽线系统。

(1)锋面云带。对流层中部的槽线位置常常可以由锋面云带和槽线与锋面云带的交点来确定。在交点处,锋面云带云量减少,变为碎片状或者消散,并且槽线上的中层垂直运动由上升变为下沉。槽线西部的锋面云带变得不活跃,云量减少,云的性质发生改变,基本上是反映中高层下沉运动的低云。

(2)增强的积云。它是出现在冷锋后部的细胞状云,反映了该处存在着正涡度平流。这种积云区常常在海洋上可见,因为那里较低层水汽丰沛,上升运动使积云增强,而陆地上就很少见。增强积云的持续性垂直发展,最终形成小逗点云系,当它的砧羽伸进中高层,就可能形成逗点云系。短波槽逗点云系后部的增强积云区反映了主槽的位置或槽系的冷空气中有新的涡度中心出现,槽线位于这片增强积云区的左边。此外,涡度逗点云系常常在增强的积云区内发展。冷季陆地上,主气旋后部的许多涡度逗点云型具有中层云特征,在云图上表现为层状,并且常常具有高度地对流,但它们一般又不产生砧羽。中层槽线位置也可以由这种涡度逗点云型来确定。

(3)卷云条纹。确定槽线位置时应当分析槽线附近所有云系,以便从中找出线索,其中卷云条纹是相当有帮助的。

上述的槽线鉴别中的形势主要是针对南北向的竖槽,但在许多时候,槽线呈东北—西南向的正倾斜走向,并有相应云型伴随。在这种情况下,槽线不与锋面云带相交,因此云特征的强度变化不明显。

2.高空脊云型

中纬度地区的高空脊,运用急流云盾可以很好地确定出它的位置。高空脊云型的宽度、走向及其边界特征,可用于确定脊的振幅或其陡峭程度。高空脊可以分为尖脊、中宽脊和宽脊三个主要类型。在脊区的确定中,也可以对上述槽线的确定方法起到补充和订正作用。

(1)尖脊。它伴有一条南北向窄云带,极少情况下其前边界陡峭。由于尖脊相当窄,槽、脊十分靠近,从而在两者之间的狭窄区中造成上升运动。云带的前边界在脊线上突然结束,是因为这里的垂直运动突然由上升变为下沉。尖脊通常与慢速移动的经向槽、脊系统相联系。随着西风槽从阻塞高压西部逼近,槽的移速减慢,伴随的云系变为静止,并可能在脊的西侧徘徊数日或更长时间,直至阻塞脊变平或移到其他地方。

(2)中宽脊。中等宽度的脊伴随一个前边界不太清晰的宽云带,而不像尖脊中云的前边界那样可能突然结束。脊线上垂直运动的方向逐渐变化,因而部分云越过脊线向下游伸展；卷云后的脊线向下游伸展几个经度。

(3)宽脊。宽脊具有一条准东西走向的很宽的云带。在宽广的槽、脊之间,是一个大范围的上升运动区,卷云盾完好地从伴有中云的脊线处向下游伸展,并且越过脊线。在这种宽云型中,常常可以看到反气旋式弯曲的纹理,它是确定脊线位置的一个最好依据。(www.daowen.com)

从脊线上云系的变化可以得到,两个相邻高空图分析时次间脊的陡峭度变化信息。预报员可以跟踪脊的陡峭度变化的连续性判定是否有低压正在加强或者阻塞脊正在崩溃。比如小振幅脊云型演变成了大振幅脊云型,那么可以判定槽正在加深,脊正在加强；若出现相反的变化,则槽脊变化相反。

(三)急流云系

高空急流云系常表现为带状,并且以卷云为主,因此它在红外云图上表现得最为清楚。

1.极锋急流云系

急流云系最常出现在槽前,一般地面都有锋面或气旋对应。云区大多宽于4个纬距,有时与锋面云系连在一起。云型呈带状或宽阔的盾状,少数呈线状,它的靠极一侧呈准直线或反气旋式弯曲的陡峭边缘,并且往往有明显的暗影,在海上有时会有横向波动出现。

2.副热带急流

卫星云图上副热带急流有三个基本特征:一是位置偏南,冬季北半球它的轴线活动在北纬17°～34°之间,平均为北纬25°；二是高度较高,急流中心一般在200hPa附近,并且其下方的斜压带只在对流层上部清楚,地面图上没有明显锋区对应；三是持续时间长,稳定少变。与极锋急流云系相比较,副热带急流云系表现出以下三个特点:①云型主要分宽阔的卷云和窄的带状云带；②急流卷云系中出现横向波动的机会多一些；③急流卷云云系都出现在槽前。

3.确定急流轴的四条规则

急流中的垂直运动和水平运动造成卷云的特定分布,卷云区的边界和急流轴的位置有着密切关系。单独运用卫星云图确定急流位置的四条规则,可以确定出约85%的急流。

规则1:卷云盾往往形成或持续出现在急流轴的反气旋一侧,并且沿着此轴有一条轮廓分明的云带,该卷云盾称作斜压带卷云,运用此规则可以确定出约25%的急流。

规则2:没有规则1中的斜压带卷云出现,但有其他高云或中云组成的云带存在,急流跨越云带下游处的最前方。云带的上游边界通常轮廓清晰,在孔口里或孔口上形成U 形或V 形,并伴有最大风速轴。这种云型对青年短波系统可靠,尤其是短波移经一个长波带状云型或者一个长波脊的锋面一侧时更为典型。运用这条规则也可以确定出约25%的急流。

规则3:当没有高云出现时,急流轴常常为不同类型的低层云之间的一条边界或者内边界。这些较低的边界,在低层水汽丰沛的洋面上最为常见。当急流呈准东西走向时,急流通常位于内边界北部1～3个纬距处。急流和较低云之间内边界的出现,很可能发生在急流清晰、呈钩状以及在垂直方向上深厚的时候。白天陆地上空层积云可能位于急流南部,而急流北部为晴空。运用此规则,还可以确定出约25%的急流。

规则4:上述三条规则综合使用,可以增加10%的确定急流位置的准确性。

除上述四条规则之外,还有卷云纹理、横向带、卷云砧的大小和组织、暗影等也可以帮助确定急流的位置。另外,在上午的云图上没有卷云出现,而午后对流出现时可能发生迅速变化,即在急流的东部形成并发展成一系列向外伸展的砧顶,这也是确定急流位置的一个线索。

剩下15%～20%的急流位置不能确定的原因大体包括以下几个方面:有一条宽强风带存在,但最大风没有集中在一条用以鉴别急流轴那样足够窄的带中；急流及其相联系的斜压带两部分之间不连续,大气常常在一个脊上扩展和慢慢伸入一个轮廓不清楚的斜压区中,无强风出现；中高层没有产生云的足够水汽,即使在急流强而轮廓分明的情况下也是如此；高层有水汽出现,并且沿着窄急流区伴有清晰的边界,但云没有形成。

(四)温带气旋云型

卫星云图上,逗点状云系温带气旋发展成熟时的云型,主要有a类、b类两种型式,它们各自包括斜压带卷云、涡度逗点云和变形带卷云三部分。在不同环流形势下发展起来的温带气旋云系,这三部分云区形成的先后次序大不相同。

1.a类气旋云型

开始时它在低层发展,其后随着它的成熟而出现在中上部对流层中。逗点涌区东侧附近的斜压带卷云大范围地向东扩展形成卷云盾,常常遮盖了向上仅抵达对流层中部的逗点涌和逗点尾,并且在逗点头附近只有少量的变形带卷云,斜压带卷云和变形带卷云区清楚地分离开,一支轮廓清晰的急流轴紧挨着斜压带卷云盾边缘。

2.b类气旋云型

开始时它在中层发展,并且建立起上升和下沉运动而向上、向下发展。斜压带卷云区与厚变形带卷云盾合并,并且斜压卷云盾趋于比中层涡度逗点区移动更快,因此,涡度逗点云区从斜压卷云盾后边缘处逐渐显露出来,两者之间常有4～6h的中高云减少时间。随着涡度逗点云区的移近,较高云中的这个缺口或狭孔区将转为降雨和有嵌入的对流发展。急流常常由于在斜压卷云盾下方向外扩展而变得模糊不清。斜压叶状云通常演变成这种较强的b类云型。在b类气旋成熟阶段,通常云层深厚且发展完好,并且在逗点云区下方伴随着各种类型的强天气,如秋冬季中可以出现对流性强降水,春季可以产生强雷暴,沿着冷锋甚至可能爆发旺盛的对流降水。a、b类系统均可以产生大雪,但b类系统可以产生极强的雪暴。b类系统比a类系统有着更强且发展更完善的潜势,并且一旦a类系统演变成b类系统,那么它的垂直支持就抵达中层。

b类系统中的锋面通常比较复杂,并且大面积的卷云使得它难以确定。斜压卷云盾和涡度逗点区以及相联系的云和降水区可以超越地面锋面系统。

(五)雷暴云团和暴雨云团

目前已经发现有些云团以产生冰雹、大风和雷暴等剧烈天气为主,而另一些以暴雨天气为主。按天气现象的不同,将它们分为雷暴云团和暴雨云团两种。卫星云图上这两种云团色调相近,难以区分,但它们的形态特征及环境场中云系的配置却有明显差异,以此来识别它们。

1.雷暴云团

雷暴云团的云型呈椭圆形,长轴与风的垂直切变走向一致。它初生时表现为较小的密实白亮小云块,边界光滑；成熟时,在其高空风上风方一侧边界光滑整齐,下风方一侧为羽毛状卷云砧,边界模糊。它的前边界呈弧状,移速较快；若表现为几个白亮单体时,常常排列成弧状,有的还呈逗点状云型。它的形成和发展主要在午后至傍晚,并且一般在副热带急流左侧2～3个纬距处发展最剧烈,生命史短,发展迅速,云顶温度低,伴随的天气现象强烈。

2.暴雨云团

暴雨云团与雷暴云团差异很大,主要表现为云型可以是圆形、椭圆形或涡旋状,也有半圆与颗粒状的,几个云团同时出现时也常呈离散状；它的形成和发展在风的垂直切变较小处。因此,云顶卷云向四周伸展,边界模糊,云团呈絮状,只有在初生时边界才较光滑；块状结构不明显,范围大,直径可达4～6个纬距,移速较慢,生命史一般在1d以上。它大多出现在高空急流轴的右侧,尤其是在急流云系呈反气旋式弯曲下方4～5 个纬距以外的地方。