太空中拍摄到的地球大气照片，可以作为大气脆弱平衡状况的指标；得益于这种脆弱的平衡，生命能够在地球上存在——

对于大气科学来讲，2006年无疑是“云团之年”。4月28日，美国航空航天局(NASA)发射了两颗旨在研究各种云团上升和下降之结构因素和具体过程的气象卫星(代号为CLOUDSAT和CALIPSO)。此次发射不久前，科学家们曾对大气云团进行了为期3周的细致观测，包括针对热带季风的雷暴云，特别是其形成的富含冰晶的卷云。

格雷姆 · 斯蒂芬(Graeme Stephens)是科罗拉多州立大学的气象学家，在一次分析会上，他指着图片上一条狭窄的带状物解释说，“这代表大气云团中总的含水量。如果它们均匀的分布在地球表面，其形成的薄层厚度还不到1毫米的1/10。”

“这一薄层对地球上的生命来说却是性命攸关。”斯蒂芬接着说，通过降水和降雪，“大气云团中的水分成为淡水循环中可再生的部分。”水汽集结成云并视其规模的大小，决定了大气能够保存多少热量。

雷暴云致生的卷云在热带洋面上是司空见惯的。它们倾向于“捂”住地面散发的热量，并且和陆地上的情形相比较，会持续更长的时间。研究人员发现，在雷暴云致生的卷云作用的区域，天气和气候都将受到剧烈的影响。

虽如此，我们关于云团内部机理和其制约因素的知识却是少之又少，就像云团中的水汽能够形成的薄层那样单薄。

“例如，我们无法确知大气中有多少水分是以冰的形式存在的。甚至无法确知，在我们头顶上的云团的降雨或降雪的比例。”CLOUDSAT卫星首席科学家斯蒂芬博士很无奈的说。“云卫星”CLOUDSAT是NASA发射的两颗气象卫星中的一颗。

云团因素给我们带来了相当多的不确定性，例如它是温度上升的主要不确定因素，而这正是人类活动导致全球变暖的定量指标。美国大气研究中心的研究员安德鲁 · 格特曼(Andrew Gettelman)如是说。

有望揭示卷云深处秘密的CALIPSO 气象卫星

旨在云团中分析水冰等成分的CLOUDSAT 卫星

CLOUDSAT和CALIPSO卫星升空后，将和其他3颗地球观测卫星汇合，形成A-队列地球观测(A-Train)的卫星星座。这些卫星编队后将在同一轨道上列队飞行，间隔多为几分钟，有的只隔15秒的飞行距离，而第一颗和最后一颗卫星只相隔15分钟的飞行距离，因此人们把它们比喻为“卫星列车”。

潜热的重要性

CLOUDSAT和CALIPSO卫星经特殊的设计，可以对某一组特征进行集中观测。CALIPSO上载有激光雷达，用它来收集高空卷云的信息，以及云团浮质的信息——漂浮在大气中的微小颗粒物。浮质决定了云团的降水量以及云团对太阳光的反射，甚至云团本身能否形成。云团中水和冰的成分，以及降水量的信息，能通过CLOUDSAT上的雷达装置梳理得到。CLOUDSAT上的雷达装置还可以深入高空云层了解那里的情况，这些高空云层则是其他卫星无法企及的。

此次发射的目标之一，是更好的掌握究竟在云团的哪个位置上水汽在释放它的潜热。这种热量的释放发生在水汽降温、凝聚，并以雷暴雨的形式重新变成水或冰的过程中。在此过程中释放的潜热是提供风暴维持所需的能量，并且“潜热的分布对风暴的发展十分重要，”斯蒂芬说。他估计，关于潜热更多的知识，可以帮助人们进行更精确的长期天气预报，而不是像现在这样临时抱佛脚。

在热带地区，单个的雷暴雨可以集结成群。这些雷暴雨群绵延可达3000公里。它们在印度洋上形成，然后东进跨过太平洋，如此往复，每一次大概历时30～60天。它们会对风暴的形成施加影响，波及范围在其形成地的南北有很大的跨度。在大气科学领域，人们正努力对它们的起源和传播规律进行研究。

人们推测，雷暴雨群传播速度的一个决定因素，是其中潜热释放的高度。在高海拔释放潜热的系统，其传播速度更快。而CLOUDSAT和CALIPSO卫星能够为科学家们提供这方面的信息，由此人们可以改进对雷暴雨群及其对天气影响的预报。

而且，雷暴雨群能够产生大片的高空卷云，它们也会对天气和气候施加影响。去年冬天，在澳大利亚的达尔文市，研究人员发起了为期3周、主题为“高空卷云”的论坛。参加“热带暖池——国际云团试验”(TWP-ICE)项目的研究人员，当时拟用CLOUDSAT和CALIPSO的全新观测数据作为这次论坛上的一个亮点。但由于发射的一再推迟，此愿望也就破灭了。

“现在不同了。CLOUDSAT和CALIPSO卫星将为我们提供关于云团独一无二的信息。”美国能源部西太平洋检测点的负责人查尔斯 · 朗(Charles Long)如是说。该项目参加者之一、伊利诺斯大学的研究员格雷格 · 迈克法夸尔(Greg Mc Farquhar)补充说。“这是本领域内首次用卫星直接对大气云团进行观测，人们能够全程检测到热带对流。”另一方面，由于高空卷云能够“捂”住地面散发出的热量，虽然它仅是高海拔处薄薄的一层，但却称得上是全球的“热机”。

发现“化学赤道”

研究人员注意到，一些卷云在时间上只能存在1～2小时，而其他一些则可达到12小时或更长。根据迈克法夸尔的描述，研究人员先对冰晶成分进行取样，然后比较年轻和年老卷云的差别，发现两者冰晶的形状有很大的不同。另外一些研究人员则关注大气化学和空气浮质的作用。其中一些研究人员发现了一条化学赤道：它是一个过渡区域，一边是较为洁净的南半球的大气，另一边则是污染较为严重的北半球的大气。朗博士认为，TWP-ICE项目是一座金矿。他估计，研究人员要用至少10年的时间来深入挖掘它。然而，如果仅用这些数据进行天气和气候的预报，则不需这么长的时间。