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2014-10-01收集水氣的濃積雲
538 期
Author 作者
王嘉琪／任教文化大學大氣科學系。
濃積雲與大氣對流
濃積雲的形成經常伴隨著強烈的垂直運動，從低層輻合帶來的暖濕空氣被上升氣流帶往高空，氣塊絕熱膨脹的同時也迅速降溫，空氣中的水氣達到飽和時，便附著在凝結核上形成小水滴，成為人眼可見的雲朵。若耐心等候，也許可以看到濃積雲一路發展成帶有雲砧的積雨雲，此時水滴已逐漸成長到上升氣流無法支撐的重量，便落下形成降雨。
長期以來，科學家認為濃積雲是積雨雲形成過程中的過渡階段，因此，在繪製熱帶對流示意圖時只畫出兩種高度的雲（圖一），高度較低的雲是在大氣邊界層頂形成的淡積雲，這些積雲由於對流較弱，無法突破邊界層頂的逆溫限制。高度較高的雲則是發展到對流層頂的積雨雲，對流層頂是個更強的逆溫層，這些上升氣流無法突破對流層頂，只好往四面八方輻散出去形成雲砧。
圖一：傳統二分法的對流示意圖。
中間發展到對流層頂者為積雨雲，兩側受逆溫層壓制者為淡積雲。圖中箭頭表示大尺度環流流動的方向。
這種二分法的對流結構一直到1999年才被修正為具有三種對流高度的結構（圖二）。位在中間的對流高度便是對應到濃積雲。典型濃積雲發展的高度也毫不馬虎，是由融化層（melting level，此層溫度為攝氏零度）的高度決定。我們都知道對流層的溫度隨著高度升高而遞減，位於融化層以下的雲滴是液態的，融化層以上則是固態的冰晶。
圖二：修正過的對流示意圖。新增了發展至融化層（攝氏零度）附近的濃積雲。
當高空冰晶落到氣溫高於攝氏零度的中低對流層時會快速融化，形成一層厚度相當集中的融化層。由於冰晶融化時會吸收環境的熱量，在融化層附近形成局部低溫，抑制對流發展，因此濃積雲的高度經常會停留在融化層附近，直到對流累積足夠能量後，才會繼續發展。……【更多內容請閱讀科學月刊第538期】