云量与雨量教学课件

云量与雨量教学课件第一章云的形成与分类云是大气中水汽凝结或升华形成的可见微小水滴或冰晶的集合通过本章学习，您将能够体，是水循环过程中的重要环节本章将详细探讨云的形成机制、基本分类及其特征•解释水汽如何通过升华与凝结过程形成云•区分并识别主要云类及其特征云的形成与大气物理过程密切相关，对其深入理解有助于气象预•理解云在大气中的垂直分布规律报和气候研究不同类型的云具有独特的形态特征、高度分布和物理性质，反映了大气状态的多样性•掌握云量的基本概念与观测方法水汽的升华与凝结水体蒸发暖空气上升太阳辐射加热地表水体，使水分子获得足够能量挣脱液态约束，转变为含有水汽的暖空气密度较小，在浮力作用下上升上升途径主要有对流气态水汽海洋、湖泊、河流、土壤湿度甚至植物蒸腾作用都是大气水上升（热力作用）、地形抬升（动力作用）和锋面抬升（天气系统作汽的重要来源用）三种形式冷却至露点云的形成随着空气上升，气压降低导致绝热膨胀和冷却当温度下降至露点温度水汽在凝结核（如尘埃、盐粒、气溶胶等）表面凝结成微小水滴，当数时，空气中的水汽达到饱和状态，开始凝结过程露点温度受空气含水量足够多时，肉眼可见，形成云在温度低于0℃的高空，水汽可能直量影响，湿度越大，露点温度越高接升华为冰晶云的基本类型卷云（Cirrus）积云（Cumulus）层云（Stratus）高度通常位于对流层上部，海拔6000-12000米高度主要位于中低层，海拔500-6000米高度主要位于低层，海拔通常低于2000米组成主要由冰晶构成，温度通常低于-40℃组成以水滴为主，温暖季节可能全为液态水组成以水滴为主，寒冷季节可能含过冷水滴特征纤细透明，常呈纤维状或羽毛状，不遮蔽特征形态蓬松，像棉花球或花菜，具有清晰的特征均匀灰色或灰白色云层，覆盖范围广阳光轮廓天气指示常伴随阴天，可能带来持续性小雨或天气指示通常预示天气系统的接近，特别是暖天气指示代表对流活跃，发展可导致降水毛毛雨锋前沿观测意义对流层中部热力状况的直观体现观测意义反映大范围稳定层结的存在观测意义为高空气流和湿度的重要指示器各类云的示意图高空云系（6000-12000米）低空云系（低于2000米）卷云（Ci）纤维状、丝状，全由冰晶构层积云（Sc）灰色或灰白色块状，有成明显间隙卷积云（Cc）小块或小片，排列有序层云（St）灰色均匀云层，无明显结构卷层云（Cs）薄而透明的白色云幕雨层云（Ns）厚实灰暗云层，常带持续性降水中空云系（2000-6000米）垂直发展云系（500-12000米）高积云（Ac）白色或灰白色块状、片状积云（Cu）独立蓬松云块，平顶或圆顶高层云（As）灰色或蓝灰色纤维状云层积雨云（Cb）巨大垂直发展，顶部常呈砧状云量的定义与观测云量的定义云量是指观测者视野内天空被云覆盖的比例，通常用十分制表示，即几成云从0成（无云）到10成（全云）不等在气象学中，云量是重要的观测要素，它反映了云的水平覆盖程度，与日照、辐射平衡和降水可能性密切相关云量观测方法目视估计法最传统的观测方法，观测者站在开阔处，估计视野内云的覆盖比例观测时需排除地平线附近的影响，保持客观评估卫星遥感利用气象卫星可见光或红外通道图像判断云量这种方法可获得大范围云覆盖情况，精度高，但受卫星过境时间限制气象雷达探测现代多普勒天气雷达可探测云内水滴分布，间接反映云量特别适合探测降水云系云量记录标准无云0成少云1-2成疏云3-5成多云6-9成阴天10成自动观测新技术全天空成像仪（TSI）能自动拍摄天空照片并通过图像处理算法计算云量，提高了观测客观性和连续性云的垂直结构与温度分布热带地区云系特点位于低纬度的热带地区，大气垂直结构呈现以下特征•零度层高度通常在4500-5000米以上•对流层更深厚，云顶高度可达16-18千米•低层云多为暖云，温度常高于0℃•积雨云内部呈现明显的暖云区和冷云区•强对流可将大量水汽输送至高空热带云系降水效率通常较高，对流性降水占主导地位中高纬度云系特点中高纬度地区云系垂直结构具有以下特征•零度层高度较低，冬季可接近地面•对流层厚度较薄，夏季约10-12千米•冷云比例高，含大量冰晶•混合相云（同时含水滴和冰晶）常见•过冷水滴（温度低于0℃仍保持液态）现象普遍季节变化显著，冬季层状云为主，夏季对流云增多云的温度结构对降水形成机制有决定性影响暖云主要通过碰并过程形成降水，而冷云则以冰晶过程为主混合相云中两种机制并存，降水效率往往更高第二章云滴成长与降水过程从微小云滴到可感降水，需要经历复杂的微物理过程本通过本章学习，您将能够章将探讨云滴的初始形成、各种成长机制及其如何最终演变为不同类型的降水•解释凝结核在云滴形成中的关键作用•区分云滴的三种主要成长机制云滴与雨滴的区别不仅在于尺寸，更在于形成和成长的物•比较暖云和冷云的降水形成过程理机制了解这些过程有助于理解为什么有些云会产生降水，而有些云却不会•认识各种降水类型的微物理基础降水过程研究涉及微米至毫米尺度的粒子行为，需要借助先进的观测设备如云滴谱仪、雷达和飞机观测等近年来，高分辨率数值模拟也为理解云内微物理过程提供了新视角云滴的初始形成凝结核的作用在实际大气中，水汽不会自发凝结，需要依附于微小颗粒——凝结核凝结核为云滴提供了初始凝结表面，大幅降低了凝结所需的过饱和度主要的凝结核类型包括海盐气溶胶来自海洋飞沫，高度吸湿，是最有效的凝结核硫酸盐颗粒人为污染或火山活动产物，效率较高初期云滴的粒径分布受凝结核种类和浓度影响大气污染区域由于凝结核过多，反而可能形成大量微小云滴，不利于有效降水形矿物粉尘来自土壤侵蚀，数量多但效率较低成有机气溶胶植物释放或生物活动产物研究表明，一个典型的积云内部含有10¹⁶至10¹⁸个云滴，总质量初期云滴特征可达数百至数千吨从这些微小云滴到可达地面的雨滴，还需经刚形成的云滴具有以下特点历显著的粒子成长过程体积极小半径约5微米，比头发丝直径小10倍数量庞大每立方厘米可达几百个，每升约数十亿个下落速度极慢几乎悬浮在空气中粒径分布呈对数正态分布，大小不均匀云滴成长机制一凝结增长凝结增长过程凝结增长的限制凝结增长是云滴形成初期的主要成长机制，具体过程如下纯凝结过程存在明显限制，无法独立产生有效降水

1.云滴表面水分子与空气中水汽分子不断交换•在典型过饱和度（

0.1-1%）条件下，云滴通过纯凝结最多增长至约20微米半径

2.当空气相对湿度大于100%（过饱和）时，水汽净凝结到云滴表面•增长速率随云滴增大而减慢，因为

3.云滴吸收周围水汽，体积逐渐增大•云滴表面积与半径平方成正比

4.云滴表面曲率越小（半径越大），所需过饱和度越低•云滴质量与半径立方成正比

5.在同等条件下，大云滴比小云滴增长更快•到达临界尺寸后，纯凝结增长极其缓慢•20微米半径的云滴远小于最小雨滴（约100微米）计算表明，若仅依靠凝结过程，云滴增长至雨滴尺寸可能需要数小时甚至数天，而实际观测到的降水往往在云形成后数十分钟内即可发生云滴成长机制二碰并过程（暖云降水）速度差异形成大云滴与小云滴的下落速度不同50微米半径的云滴下落速度约为27厘米/秒，而10微米半径的云滴仅为3厘米/秒这种速度差异导致大云滴在下落过程中可能追上并扫过路径上的小云滴碰撞与合并当大云滴与小云滴相遇时，可能发生碰撞但并非所有碰撞都导致合并，小云滴可能绕过大云滴碰撞效率与粒子大小差异、气流湍动程度等因素有关当合并发生时，两个水滴融为一体，形成更大的水滴链式反应式增长初次合并后形成的更大水滴，其下落速度进一步增加，碰并能力增强，可以更高效地收集路径上的小云滴这种正反馈机制使水滴体积呈指数级增长，迅速达到雨滴尺寸这解释了为何降水常在云形成后短时间内发生雨滴形成与降落当水滴半径达到100-3000微米时，被称为雨滴直径大于5毫米的水滴在下落过程中易受空气阻力破碎最终形成的雨滴具有足够下落速度（数米/秒）克服上升气流，降落至地面形成雨碰并过程在暖云（温度全部高于0℃的云）中尤为重要，如热带低云和温带夏季积云研究表明，粒径谱宽度是影响碰并效率的关键因素——云内同时存在大小悬殊的云滴有利于碰并过程的启动云滴成长机制三贝格龙过程（冷云降水）冰晶过程原理贝格龙过程（Bergeron Process）是冷云中的主要降水形成机制，依赖于冰晶与过冷水滴共存时的物理特性•在-40℃至0℃之间，云中可同时存在冰晶和过冷水滴•同一温度下，冰晶表面的饱和水汽压低于水滴表面•这一差异导致水汽从过冷水滴附近迁移至冰晶表面冰晶增长与降水形成•冰晶通过这种蒸馏过程快速生长冰晶在增长后可通过以下途径形成降水•生长速率比纯凝结过程快数十倍雪花形成冰晶继续增长或多个冰晶聚合成雪花冰核与冰晶形成雨滴形成冰晶或雪花下落过程中经过0℃层融化与凝结核类似，冰晶形成通常需要冰核混合过程冰晶可能通过撞击收集过冷水滴（凇并过程）•有效冰核数量远少于凝结核研究表明，中高纬度地区约70%的降水起源于冰晶过程，即使在地面观测到的是雨，其•矿物粉尘、某些细菌是天然冰核在云中的初始形态也可能是冰晶或雪花•人工降雨常使用碘化银等作为人工冰核碰并与贝格龙过程示意图碰并过程关键特征贝格龙过程关键特征左侧图展示了纯水相云中的碰并过程右侧图展示了混合相云中的冰晶过程•整个过程发生在0℃以上，仅涉及液态水•过程发生在0℃以下，同时存在冰和水•云滴尺寸差异是核心驱动力•相变潜热释放加速冰晶生长•过程依赖于•过程依赖于•初始云滴谱宽度•温度（-15℃附近效率最高）•液态水含量•冰核浓度和活性•云层厚度和持续时间•过冷水滴含量•湍流强度•形成的降水粒子多样雪花、霰、融化后的雨滴•最终形成的雨滴直径通常为1-2毫米•典型降水中纬度冬季降雪、层状云降水•典型降水热带暖雨、夏季阵雨实际大气中，两种过程常常并存或相继发生例如，积雨云中下部可能以碰并过程为主，而上部则以冰晶过程为主混合相过程使积雨云成为自然界中最高效的降水工厂，能在短时间内产生强降水降水类型多样性雨雪冰雹液态水滴降水，直径通常为

0.5-5毫米根据形成机制和强度不同，冰晶聚合形成的固态降水，形态复杂多变强对流云中反复上下运动形成的致密冰块可分为六角雪花温度约-15℃时形成，结构完美形成条件强烈上升气流、丰富过冷水滴供应对流雨强度大，持续时间短，空间分布不均针状雪晶温度约-5℃时形成结构特征同心环状，记录了形成历史层状雨强度小至中等，持续时间长，覆盖范围广板状雪晶温度约-10℃时形成尺寸范围直径5毫米至10厘米不等地形雨因地形抬升形成，多发生在迎风坡树枝状雪晶高湿度环境中形成危害性可造成严重农作物和财产损失特殊降水形式毛毛雨冻雨霰•微小水滴组成，直径

0.5毫米•雨滴穿过近地面冷空气层冻结•不透明白色冰粒•下落速度极慢，似悬浮漂移•接触物体表面立即结冰•结构较松散，易碎•多产生于层云或雾中•可导致严重覆冰灾害•过冷水滴迅速冻结形成第三章雨量测量与影响因素准确测量雨量是水文气象学的基础工作本章将介绍雨量的定义、测量方法以及通过本章学习，您将能够影响雨量时空分布的主要因素•理解雨量的定义及其物理意义雨量数据不仅用于天气预报，还是水资源管理、农业规划、防洪减灾等领域的重•认识各种雨量测量工具的原理与适用场景要依据随着技术进步，雨量测量方法日益多样化和精确化•分析影响全球降水分布的主要因素•解释有效雨量的概念及其应用价值雨量监测网络是现代气象观测系统的重要组成部分中国已建成全球最大的自动雨量站网，约7万个站点实时监测全国降水情况，为防灾减灾和水资源管理提供数据支持雨量的定义与单位雨量的物理定义雨量单位换算雨量是指在无蒸发、无径流条件下，降落在水平面上并积累的液态或固态降水深度简单说，1mm=

0.1cm就是将降水均匀分布在地面上形成的水层厚度1mm=

0.03937inch这一定义蕴含三个关键要素水平面上强调测量面必须保持水平，以避免地形影响1mm=1L/m²无蒸发、无径流排除水分损失，确保测量准确性1inch=

25.4mm液态或固态包括雨、雪、冰雹等各种形式降水相关雨量指标雨量的常用单位毫米mm国际标准单位，最常用降水强度单位时间内的降水量，如mm/h降水频率特定时期内降水日数厘米cm用于描述大量降水降水历时降水持续的时间英寸inch部分国家仍在使用降水效率云中水汽转化为地面降水的比例公升/平方米L/m²与毫米在数值上相等值得注意的是，1毫米降水量相当于每平方米地面接收1公斤水对于大面积区域，这意味着惊人的水量例如，一场平均10毫米的降水覆盖100平方公里区域，总水量将达到100万吨雨量测量工具雨量筒雷达与卫星自动气象站最传统且仍广泛使用的直接测量工具现代遥感技术提供大范围降水监测现代观测网络的基础设施标准规格口径通常为200mm，高度约35cm多普勒雷达探测云内水滴分布，可估算降水强度翻斗式雨量计每积累

0.1mm或

0.2mm雨量翻转一次测量原理收集降水后用量筒测量体积，换算为深度双偏振雷达可区分雨、雪、冰雹等降水类型称重式雨量计通过测量收集雨水重量计算雨量特点结构简单，成本低，测量直接可靠卫星遥感通过红外、微波通道推算降水量激光雨滴谱仪测量雨滴大小和速度分布局限性需人工读数，无法实时监测，风影响大优势覆盖范围广，连续性好，可监测偏远地区优势自动化程度高，数据实时传输，全天候工作现代雨量观测通常采用多种手段互为补充地面雨量站提供精确的点值观测，而雷达和卫星则提供空间连续的降水分布通过多源数据融合，可获得更全面准确的降水信息雨量的空间与时间分布全球降水带分布降水的季节变化全球降水呈明显的纬向分布特征大多数地区降水存在明显季节性赤道多雨带年降水量2000-3000mm，全年降热带地区雨季旱季交替，与日照垂直角度变化相关水季风区夏季风带来丰沛降水，冬季风带来干燥天气副热带干旱带年降水量不足200mm，常年少地中海气候区冬季多雨，夏季干燥雨温带大陆性气候区夏季降水集中，冬季降水较少中纬度湿润带年降水量600-1500mm，四季中国降水分布特点降水极地少雨区年降水量通常小于250mm中国降水分布总体呈现东多西少，南多北少的格局影响降水分布的主要因素•东南沿海年降水量可达1500-2000mm大气环流决定水汽输送路径和上升区位置•西北内陆荒漠区年降水量不足100mm•季风影响显著，降水多集中在夏季地形迎风坡多雨，背风坡少雨•西南地区受地形影响形成降水高山低谷分布海陆分布沿海地区降水通常多于内陆洋流暖流上方水汽丰富，冷流上方降水少季风导致明显的雨季和旱季交替有效雨量概念有效雨量的定义有效雨量指对农业灌溉和生态系统有实际利用价值的降水部分它是实际降水量扣除以下损失后的净值植被截留被植物叶面、枝干拦截并蒸发的部分地表径流未渗入土壤直接形成地表径流的部分深层渗漏渗透至植物根系无法吸收的深层土壤或地下水的部分影响有效雨量的因素有效雨量比例受多种因素影响降水强度小雨渗透率高，暴雨多形成径流土壤类型砂质土渗透快，粘土渗透慢土壤前期湿度干燥土壤吸水能力强地形坡度平坦地形利于入渗，陡坡易形成径流植被覆盖植被良好区域入渗率高有效雨量计算方法农业水利领域常用几种方法估算有效雨量不同地形与土壤条件下雨水渗透示意图山地陡坡区域平原农田区域城市硬化区域特点与雨水行为特点与雨水行为特点与雨水行为•坡度大，重力作用强•坡度小，水平运动缓慢•不透水表面比例高•地表径流比例高达70-90%•入渗比例可达40-70%•径流系数高达80-95%•土壤侵蚀风险高•土壤质地影响明显•汇流时间短，峰值流量大•有效雨量比例低•有效雨量比例中等•有效雨量比例极低•植被对减缓径流至关重要•耕作方式影响入渗率•污染物随径流迁移适宜措施适宜措施适宜措施•梯田建设•保护性耕作•透水铺装•等高植被带•农田小型蓄水工程•雨水花园•截水沟系统•改良土壤结构•绿色屋顶•雨水收集系统土壤类型对雨水入渗的影响土壤类型入渗速率mm/h有效雨量比例%适宜作物砂质土20-3030-50耐旱作物壤土10-2050-70大多数农作物粘土1-540-60水稻等耐涝作物降水对农业与生态的影响降水与作物生长过量降水的危害降水是农业生产的关键水资源来源，影响机理包括超出生态系统承载能力的降水会导致多种灾害水分供应提供植物生长所需水分，支持光合作用和养分吸收洪涝灾害淹没农田，造成作物窒息死亡土壤侵蚀冲刷表土，流失养分和有机质温度调节降水可降低地表温度，减轻热应激养分淋溶过多雨水将养分带入深层土壤或地下水养分传输促进土壤中养分溶解和输送病害滋生高湿环境促进真菌和细菌繁殖病虫害影响适度降水有利控制某些病虫害，过多降水则促进病收获困难湿润土壤不利农机作业原菌繁殖全球每年因洪涝灾害造成的农业损失估计达300亿美元以上建不同作物对降水量和分布的需求差异显著例如，水稻需水量达立完善的农田排水系统和选择耐涝品种是减轻损失的有效途径900-1200mm，而小麦仅需450-650mm降水的时间分布比总量更为关键，作物关键生长期的水分供应尤为重要降水与水资源管理降水的不均匀分布是水资源管理的核心挑战时间不均衡季节性、年际间波动大空间不均衡区域差异显著形式多样性降雨、降雪各有特点水资源管理策略主要包括三个方向蓄水工程水库、塘坝等储存丰水期降水调水工程将水从富余区域输送至缺水区域节水技术提高水资源利用效率现代水资源管理日益重视生态需水，确保河流、湿地等生态系统获得必要水量第四章云量与雨量的关系及应用云是降水的母体，云量与雨量之间存在密切但非线性的关通过本章学习，您将能够系本章将探讨两者的关联机制、观测技术及其在天气预报、人工影响天气等领域的应用•分析云量与降水概率的定量关系•解释不同云型的降水潜力差异理解云量与雨量的关系是现代气象学的重要课题，对改进•理解卫星云图在降水预报中的应用数值预报模式、提高降水预测准确率具有重要意义•认识云播种等人工影响天气技术的原理•了解气候变化对云量与雨量关系的影响现代气象预报越来越依赖于对云微物理过程的精确模拟雷达、卫星等先进观测手段为云-降水关系研究提供了丰富数据，人工智能技术的应用进一步提升了预报能力云量与降水的关联云量与降水概率不同云型的降水潜力云量增加通常伴随降水概率上升，但关系非线性云的降水潜力与其结构和厚度密切相关•云量0-3成降水概率通常低于10%积雨云降水潜力最大，可产生强降水•云量4-6成降水概率约10-30%雨层云持续性降水的主要云型•云量7-9成降水概率约30-70%高积云降水潜力中等，多为短时弱降水•云量10成降水概率可达60-90%层积云降水潜力较低这种关系受云型、季节和地理位置影响显著统计表明，相同云量卷云、卷层云几乎不产生降水下，冬季降水概率通常高于夏季云的厚度是降水潜力的重要指标研究表明，云厚度低于500米时，几乎不会产生有效降水云微物理特性与降水除云量外，云的微物理特性也决定其降水能力液态水含量每立方米云内的液态水质量云滴谱分布云滴尺寸分布特征冰晶比例混合相云中冰晶所占比例垂直速度云内上升气流强度现代云物理研究表明，云内粒子谱分布比总水含量对降水形成更为关键宽谱分布有利于碰并过程的发生气象预报员在评估降水可能性时，不仅关注云量，还需综合考虑云型、云层厚度、云顶温度等因素现代数值天气预报模式通过精细化参数化方案，力求准确模拟云-降水转化过程卫星云图与降水预报卫星云图的类型与特点现代气象卫星提供多种类型的云图像可见光云图直观显示云的分布和厚度，但仅适用于白天观测红外云图基于温度差异，可全天候观测，云顶温度低（高）显示为白（灰/黑）色水汽云图显示大气中水汽分布，亮区表示中高层大气水汽丰富微波云图可穿透云层，直接探测降水粒子云顶温度与降水关系云顶温度是估计降水潜力的重要指标•温度越低，云顶高度越高，垂直发展越强•热带地区云顶温度低于-40℃常伴随降水•中纬度地区冬季云顶温度低于-20℃可能降雪•连续监测云顶温度变化可追踪风暴发展卫星降水估计技术现代卫星降水反演方法包括云指数法基于云光学厚度估计降水云顶温度法利用云顶温度与降水的统计关系微波散射法直接探测云中冰晶和大雨滴多通道综合法结合多种波段信息提高准确性全球降水测量计划国际合作卫星计划提供全球降水监测TRMM热带降雨测量任务，1997-2015年运行GPM全球降水测量任务，2014年至今FY-4中国风云四号气象卫星卫星降水估计在全球水文气象监测中发挥着不可替代的作用，特别是对海洋、沙漠、山区等传统观测稀疏区域然而，卫星估计的降水存在一定误差，通常需与地面观测数据融合校正，以提高准确性云播种技术简介云播种基本原理云播种是一种人工影响天气技术，主要利用云物理过程中的瓶颈环节进行干预•冷云播种向含过冷水滴的云中播撒人工冰核（如碘化银），促进冰晶形成•暖云播种向暖云中播撒大型吸湿性粒子（如氯化钙），促进碰并过程云播种不能创造降水，而是通过加速自然过程，提高云内水分转化为降水的效率云播种作业方法根据目标云系特点和地形条件，采用不同作业方式飞机播种直接在目标高度释放播种剂，精准高效地面发生器利用山地上升气流携带播种剂火箭弹播种将播种剂送入高空云层无人机播种新兴技术，成本低安全性高应用领域与效果云播种技术广泛应用于多个领域抗旱增雨缓解干旱地区水资源短缺防雹作业减少冰雹灾害损失水库集水增加水库入库水量空气净化促进污染物随降水清除研究表明，理想条件下云播种可增加降水量10-30%技术挑战与争议云播种技术仍面临多方面挑战效果评估难难以确定自然降水与人工增雨的区别时空不确定性难以精确控制降水时间和区域环境影响争议关于播种剂长期影响的讨论跨区域水权问题可能引发水资源争端中国是世界上人工影响天气活动最活跃的国家之一，拥有完善的作业体系和监测评估网络近年来，中国在精细化作业和客观评估方面取得显著进展，年均增雨量达数百亿立方米，相当于一个中等水库的蓄水量云播种飞机作业照片云播种飞机技术特点作业流程与关键环节图中展示的是执行云播种任务的专业气象飞机，主要技术特点包括云播种飞机作业通常遵循以下流程高精度气象雷达用于识别目标云系结构和物理特性目标识别通过气象雷达和卫星资料确定合适云系多种播撒装置包括机翼焰条、机腹播撒器等路径规划设计最优飞行路径和播种剂释放位置实时监测系统测量云内温度、湿度、液态水含量等高度确定根据云物理特性选择最佳作业高度数据传输系统与地面指挥中心保持实时通信剂量控制根据云体积和特性确定播种剂用量抗冰防雷装置确保在恶劣天气中安全飞行效果监测通过机载和地面设备监测云变化数据收集记录全过程数据用于后期评估飞机云播种优缺点对比优势局限性作业精准度高，可直接进入目标云层作业成本高，每小时飞行成本可达数万元灵活性强，可迅速调整作业方案受天气条件限制，恶劣天气无法安全作业效率高，单次作业可覆盖大面积单架飞机作业范围有限，需多机协同可携带多种播种剂，适应不同云系有一定安全风险，特别是在复杂地形区云量与雨量的气候变化趋势全球变暖对云系的影响气候变化正显著改变全球云分布和特性云量分布变化•热带云带向极地方向扩展•副热带高压区云量减少•极地地区云量增加云高度变化•云顶高度整体上升•高云比例增加，低云比例下降云微物理特性变化•液态水含量增加•云滴数浓度受污染影响复杂降水模式变化趋势全球降水格局正经历显著调整时间分布变化•降水极端性增强，暴雨频率增加•降水季节性差异加大空间分布变化云-降水关系的变化•湿区更湿，旱区更旱现象明显气候变化背景下，云量与降水的关系也发生变化•中高纬度降水总量增加降水效率变化•副热带干旱区范围扩大•温度升高加速水循环•同等云量条件下，降水强度增加•云生命周期缩短，降水过程更集中降水类型变化•液态降水比例增加•雪转为雨的临界带北移•对流性降水比例增加IPCC第六次评估报告关键结论国际气候变化专门委员会（IPCC）的最新评估表明全球平均降水量每升高1℃增加约2-3%极端降水事件强度每升高1℃增加约6-7%实际案例分析某地区云量与雨量变化统计研究区域基本情况主要发现本案例选取中国华北某地区近十年（2013-2023）的云量与雨量观测数据进行分析，云量变化趋势该区域具有以下特点•年平均云量呈微弱下降趋势（-

0.3成/10年）•半湿润季风气候区•夏季云量下降最显著（-

0.7成/10年）•年平均降水量约550mm•冬季云量略有增加（+

0.2成/10年）•降水季节性显著，夏季集中•低云减少，高云比例增加•近年来受气候变化影响明显降水变化趋势•年降水量波动较大，无显著趋势数据来源与方法•降水日数明显减少（-

3.5天/10年）研究采用多源数据进行综合分析•日降水强度增加（+

1.2mm/天/10年）•地面气象站云量和降水观测数据•暴雨（≥50mm/天）频次增加（+

0.8次/10年）•风云卫星云量反演产品云量-雨量关系变化•GPM卫星降水产品•同等云量条件下，降水强度呈增强趋势•基于Mann-Kendall检验分析趋势•云-雨转化效率在夏季增幅最大•应用小波分析方法研究周期性•短历时强降水与对流云系关联增强影响与启示这些变化对该地区产生了显著影响水资源管理挑战农业生产风险预报方法改进降水强度增加但频次减少导致水资源时间分布更不均匀，增加了传统农作物生长周期与降水模式适应性下降，需调整种植结构或传统基于云量的降水经验预报方法需要更新，应更多考虑云微物水资源管理难度水库调度需更加灵活，以应对集中降水与长期增加灌溉设施极端降水增加也提高了农田洪涝风险理特性和垂直结构人工智能方法在捕捉新的云-雨关系方面展干旱交替的新模式现出优势课堂互动云量与雨量观测练习基于本地气象数据的云雨关系分析通过实际操作，学习如何分析本地云量与降水的关系数据收集•从当地气象站获取近一个月的云量观测记录•收集同期的逐日降水数据•记录不同云型的出现情况数据分析•绘制云量-降水散点图，观察相关性•计算不同云量下的降水概率•分析不同云型对应的典型降水特征结果讨论•总结本地区云量与雨量的关系特点•与全国或全球平均模式比较，探讨区域差异•讨论季节变化对云-雨关系的影响简易雨量测量实验设计动手设计并实施简易雨量观测实验自制雨量筒•选择直壁透明容器，确保底部平整•标记高度刻度，可使用厨房量杯校准•设置防蒸发措施（如添加少量油层）观测点设置•选择开阔处，远离高大建筑和树木•在不同地形条件下设置多个测点•确保雨量筒垂直放置数据记录与分析总结与展望云量与雨量的核心地位应用价值与实践意义未来技术与发展趋势云和降水是气象学研究的核心内容，也是水文循环的关键环云量与雨量研究在多领域具有重要应用价值云量与雨量研究正迎来新的技术革命节天气预报改进降水预报准确率和提前量观测技术高分辨率遥感、地基云雷达网络•云是大气中水汽凝结的可见表现，记录着大气状态信息水资源管理优化水库调度和农业灌溉数值模拟云解析模式、AI深度学习预报•降水是水从大气回归地表的主要方式，维持着地球水循防灾减灾提高极端降水预警能力数据融合多源数据智能融合技术环气候变化研究理解云-气候反馈机制调控技术精准云播种、云系工程•二者关系反映了大气物理过程的复杂性人工影响天气提高云水资源利用率•理解二者变化规律是气象预报的基础结课寄语通过本课程的学习，希望同学们能够

1.掌握云和降水的基础知识，理解其形成机制和相互关系

2.培养观测和分析能力，能独立进行简单的气象观测与评估

3.建立系统思维，认识到云-雨过程在地球系统中的重要地位

4.关注前沿进展，了解现代气象学的发展方向云知雨量，方知天地之变化；识微知著，始悟自然之奥妙云和雨不仅是自然现象，更是连接天地的纽带，理解它们有助于我们更好地认识和保护我们的环境希望本课程能为同学们打开气象科学的大门，激发对自然奥秘的探索热情。