天空中的雲朵世界:認識不同種類的雲

123 選賢與能:一個遠古的傳說 紙本月刊

文:澳門氣象學會

網址:https://aamacau.com/?p=103542

時間:2023年08月4日 11:11

你有沒有看過天空中,有時像棉花糖,有時像羽毛,有時像城堡,它們就是雲!最近,澳門城市大學和本學會一起做了一件很厲害的事情!他們利用現代科技中的人工智能技術,讓電腦也能成功地辨認出相片中不同種類的雲朵。以下兩張相片展示了這個人工智能技術辨認雲朵的成果。(圖一、二)

看起來很厲害吧!這樣一來,我們就可以隨時隨地監察和了解實時的天氣狀況,輕鬆應對不同的天氣啦!這個研究已經在國際期刊《Applied Sciences》上發表啦!如果你對這個研究感興趣的話,可以下載來看看!

圖一:人工智能技術辨認雲朵的實例一。

圖一:人工智能技術辨認雲朵的實例一。

圖二:人工智能技術辨認雲朵的實例二。

圖二:人工智能技術辨認雲朵的實例二。

甚麼是雲?

雲是地球大氣中水蒸氣在適當條件下凝結而成的。其實,全球平均每天有約60%的面積被雲覆蓋,所以雲是我們生活中經常看到的自然現象之一。但是你知道嗎?雲比我們想像中還重!每立方米的雲大約有0.5克的重量,你可以想像飄浮上空中一朵小小的雲朵,重量就可能超過50萬公斤(500噸)。那麼這是多重呢?相當於33輛大型巴士的重量,是不是很驚人呢!(圖三)

圖三:一朵小小的雲朵相當於 33 輛大型巴士的重量。

圖三:一朵小小的雲朵相當於 33 輛大型巴士的重量。

那麼雲是怎麼形成呢?當海洋和陸地受到太陽照射,就會產生水蒸氣。這些水蒸氣會上升到高空遇冷,然後凝結成雲。當雲中的水蒸氣聚集到一定程度,雲變得越來越重,就會形成降水。降水能夠補充地表和地下水的水量,維持生態系統和農業的正常運行。這個過程就是地球的水循環。(圖四)

雲在水循環中扮演著聚集、儲存、分配和運輸等重要角色,例如將水分配到高山、平原、沙漠、湖泊等。此外,雲還能夠反射太陽和地球輻射,調節地球的能量平衡,進而影響整個地球的氣候和生態系統。所以,雲是地球和所有生命不可或缺的一部分。

圖四:地球水循環過程的示意圖。

圖四:地球水循環過程的示意圖。

坐看雲捲雲舒

你又有沒有想過,天空中的雲朵不僅美麗,它們的形態還能幫助我們更好地了解天氣狀況喔!現在,我們來介紹一個簡單易懂的方法,讓你能夠分辨不同種類的雲朵,它們共有十種主要類型,稱為「十雲屬」,分別是積雲、層雲、層積雲、雨層雲、高積雲、高層雲、卷雲、卷積雲、卷層雲和積雨雲。這些雲朵的名稱都帶有「積」、「層」、「卷」、「雨」、「高」等關鍵字,形象化一點來說:

  • 積:一舊舊
  • 層:一片片
  • 卷:一絲絲
  • 雨:會下雨,較厚較黑
  • 高:出現的高度較高
「十雲屬」的分類圖。

「十雲屬」的分類圖。

如果將「積」、「層」、「卷」、「雨」、「高」組合在一起,例如:

  • 積雨雲:一舊會下雨,較厚較黑的雲。
  • 層積雲:一舊舊連成一片的雲。

透過這個方法,分辨雲朵就變得更容易了!下次欣賞雲朵的時候,可以試著分類一下,看看你能否認得出它們。至於,不同種類雲朵的詳細特點、能預視什麼天氣,請看最後附表內容。

十雲屬詳細介紹

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  • 不同緯度、海拔高度、地區形成的雲朵都有不一樣的形態和特性,上述內容是以澳門為觀察點。
  • 一片天空上可能會同時浮現出多於一種類型的雲朵。
  • 「十雲屬」標準形態的相片來源自世界氣象組織。
  • Li, Z.; Kong, H.; Wong, C.-S. Neural Network-Based Identification of Cloud Types from Ground-Based Images of Cloud Layers. Appl. Sci. 2023, 13, 4470. https://doi.org/10.3390/app13074470