從天而降之水

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文／中央氣象局　 2023-06-01

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圖／123RF

文／中央氣象局　

水氣是看不到的，我們看到的雲多是由水滴所形成，而高度甚高的雲可能是由冰晶形成，亦即透過雲的變化可彰顯出水氣的變化。小水滴形成需要有凝結核（condensation nuclei），凝結核的大小約0.1～0.2微米（um:1um=10負6次方m），如海鹽、灰塵等。以體積而言，水滴可在數分鐘之內成長10的12次方倍，所以小水滴可以在極短的時間內成成長形成2000微米的雨滴。

水氣飽和上升成雲

形成雲的方式很多，但最基本的是必須使空氣中的水氣達到飽和，甚至超飽和，其過程可以利用增加水氣含量，降低氣溫，或兩者同時進行的方式達成。

當水氣達到飽和並伴隨空氣上升運動形成雲時，若是在較穩定的大氣狀態時所形成的多屬層狀雲（卷層雲、高層雲、雨層雲、層雲），若是在較不穩定的大氣狀態時所形成的多屬積狀雲（卷積雲、高積雲、積雨雲、積雲）。

雲滴下降需有條件

雲滴成長到一定大小，就無法在天空停留（視當時的浮力狀態而定），而會向下降落成為降水（precipitation）。下降的雨滴，若要能到達地面，其基本條件必須下降速度夠快，雨滴夠大，才能在到達地面前不會因增溫而被蒸發掉，兩條件是相輔相成的。但水滴光靠凝結過成是很難迅速長大的，所以最有效的方法是相互碰撞結合；而大水滴下降速度大於小水滴，因此大水滴在下降過程可以藉由吞併小水滴而長大。

雲因形成過程不同，而有不同的形態，所造成的降雨其型態亦有不同。一般而言，暖雲（雲頂溫度> 0℃）較不易造成降水，若有降水發生多為毛毛雨，因為暖雲內之水滴太小，幾乎懸浮在空中，而水滴下降時，周圍的空氣溫度漸漸上升，常被蒸發。而冷雲（雲頂溫度< 0℃）則因雲中有過冷水滴與冰晶並存，在同一溫度，冰面的飽和水氣低於水面的飽和水氣，因此空氣中的水氣不斷凝結，而水滴因水氣量未飽和而繼續蒸發，結果冰晶愈大，水滴愈小。冰晶在下降過程中，又因下降速度大於小水滴，沿途可以併吞過冷水滴迅速成長，因此，若在劇烈對流中甚至可以降下冰雹。

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