上升气流有多好看

1954 年 5 月，美国一个知名的演员准备拍摄一部喜剧《七年之痒》。这部电影拿下了众多赞誉，也是 1955 年票房最高的电影。这么多年过去了，很多人对电影里面具体情节的记忆已经不甚清晰，但是为了这部电影拍摄的一张宣传照片，却从此成为了经典。

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玛丽莲 · 梦露站在地铁的通风口上，当列车从位于正下方的隧道通过，气流从通风口中吹出把她的裙子掀了起来。摄影师把这个姿势记录在照片里，成为了她生涯中最著名的镜头之一。

上升气流其实在我们的生活中再常见不过，抬起头张一下嘴，轻轻向上吐出一个气，就是一股上升气流。虽然这里的上升气流是列车开过的看起来似乎不那么「天然」，但是已经足够惊艳了。不过说起上升气流打造的美景，其实在大自然里面还要多得多。

最近在国内的社交媒体上看到一则新闻，「『反重力瀑布』倒流直冲 470 米高悬崖，罕见超壮观一幕被拍下」[1, 2] 看起来似乎夸张的标题给小编我留下了深刻的印象。这个新闻的地点发生在 Beinisvørð（没有正式的中文译名，音译大约为贝尼斯沃夫斯），法罗群岛中的南岛。这个群岛在大西洋上，地理位置上介于挪威和冰岛之间。由于海岸的形状在这里向内凹，来自北大西洋的强风在此处被迫形成涡旋，并且沿着悬崖爬升，形成气旋带动水向上翻过高高的悬崖。

这个现象最匪夷所思的地方在于这个悬崖实在是有点太高了，一个大气压才能托起 10 米的水柱，如果真的是仅仅依靠大气压，需要气旋提供 48 个大气压才能把水甩那么高。不过我们从视频截图上也能看出来，运送上去的其实仅仅只是一些细小的水滴，而并非完整的水柱。不过这些水汽横贯 470 米的悬崖，看起来着实震撼。

这个龙卷风有点像水泵。大家都对水泵比较熟悉，很多人觉得，只要水泵的功率足够高，那么总可以把水抬到足够高的地方，但是却往往忘记了更重要的一个因素，到底能够把水抬多高和水泵功率大小关系并不大，和流量的关系更大一些。一定范围内流量和扬程成反比，流量越大扬程越小，流量越小扬程越大。这两者之间并没有什么简洁的函数关系式。龙卷风给水的能量并不大，为了把水泵到那么高，自然水量肯定就非常小了。这里面大部分其实只是浪花里面的一些小水滴。

北半球成熟热带气旋横截面图。可以看到气旋中心由上升气流形成，但是最中心区确实下降的。这是因为气旋高层的横向气流向外输运，导致更高层的大气往气旋中心输运，从而形成下沉气流。这也是风眼中间中间没有云的原因。

和上升气流关系密切的自然现象里有很多，比如由于龙卷风，台风，飓风等，都是由于强烈的对流造成的。就台风具体而言，因为太阳的照射使得洋面持续升温，空气上升，在地转偏向力的作用下形成气旋。

强劲的上升气流可以导致很多大气现象 [3]。比如由于高山地形导致的「上升气流」，就可以形成蔚为壮观的山帽云（pileus clouds）。山帽云这个词中的 pileus，是帽子的拉丁语。这种云也有人称其为斗笠云，因为其恰好形成于山脉的顶部，真的很像一顶斗笠……

山帽云是湿度较大的空气由于地形原因强迫上升，冷却凝结而成的在孤立山峰上空几乎不动的静止云。这种云形成的条件并不算严苛，但是因为其存在的时间往往并不长，所以人们往往很难看到它的存在。随着现在拍照越来越方便，才慢慢地有越来越多的图片记录。

山帽云也可以存在于非常高的积云上方 [4]

为什么山帽云可以稳定存在？这种云存在的前提是在高层的大气中存在着稳定的湿度较大的气流。当积云不断发展向上移动，或者高山横亘原本气流输运的道路上的时候，迫使原来的稳定气流上升，使得水汽达到露点开始凝结。最终形成好看的山帽云。虽然山帽云看似静止，但其实这它时时刻刻处在一种动态平衡之中。迎风面因为气流抬升的缘故，云不断地形成并向后输送；背风处的云则因为高度下降。[5]

萨雷切夫火山 (Sarychev Peak) 在 2009 年的那次喷发过程中，从国际空间站上拍摄记录下来的烟柱和其顶端的山帽云 NASA/JPL

前面提到，这种帽云的存在条件其实只需要迫使气流高度上的爬升就好了，能够达到这种条件的并不少。比如火山喷发的时候，或者核弹爆炸的时候，快速上升的火山灰和快速上升的蘑菇云，同样可以形成这种帽云。自然界在一些奇妙的地方，总是把暴力和美用一种特别的方式揉在一起。

位于美国佛罗里达巴拿马城的海滩边上「好看」的上升气流

有些时候人工的高层建筑打造的上升气流，也可以造出来好看的云。在美国佛罗里达巴拿马城的海滩边上，就有人在直升飞机上录下过这般景象 [6]。从墨西哥湾吹来的暖湿气流随着公寓大楼爬升，和前面的所有例子都一样，高处不胜寒，温度下降让空气里的水蒸气冷凝，高度变化带来的轻微冷却足以使空气达到饱和点，从而形成炫酷的雾气。

由于直升飞机的停机坪正好位于大雾附近，从而无法顺利起飞从空中拍摄下这种难得的景象。而且这种现象的形成速度十分快，「从建筑物顶部的小股雾气到掩盖整个建筑，只需要 2-3 分钟」。只有恰好在大雾形成的时候，有直升飞机从外部返回，才能拍摄出上面这种画面。

其实不管是山帽云也好，还是海滩边上壮观的云，形成原理大致一致。这种云其实还有一个更加通用的名称——荚状云。它最大的特征就是光滑的宛如圆盘的外形，在以前没被误认为外星飞船，或者不明飞行物，怎么看都像一个 UFO。

荚状层积云

荚状云的形成条件十分多样，除了前面提到的和地形有关的形成过程以外，还有比如因为冷锋锋面处，暖空气的抬升产生；或者由于高空下沉气流和地面的上升气流交汇，也可以形成荚状云。而且根据形成的类别不同，可以形成荚状层积云和荚状高积云两种模式的云——外观上分别对应较厚和较薄两种。[6]

在一些网上一些流行的爆款文章里，经常会看到一些 P 过的荚状云图片，「天王盖地虎，宝塔镇河妖」，虽然荚状云确实很炫酷，但是这种炫酷过头的假照片大家千万不要相信。从形成的原理就知道，荚状云一般就是一个或者两个圆盘状，不可能是如此多个堆积的样子。

一张流传甚广的经过处理的荚状高层云的图。原本其应该只有一层，但是经过后期处理，人为地把云层叠加到了五层。你别说，左边这个图真的有点像小时候动画魔神英雄传，也就是神龙斗士里面创界山。

「双层宝塔」还是有的，不过真的非常少见。下面这张清晰的表现出双层荚状云结构的照片原作者为 Jim George 在 2004 年拍摄于美国华盛顿州普亚洛普（Puyallup, WA）。那天清晨他被他的儿子叫醒，告诉他必须要屋外看看，才用相机记录下这个场景。时至今日已经快过去了 16 年，在网络上流传的双层荚状云照片还是如此少，足见稀有了。