云朵以多种多样的形状和大小形成，它们在天空中的无限组合和位置，随着光线条件的变化，展现出一种视觉上的戏剧性。然而，尽管它们看起来杂乱无章，但却有一个详细的命名规范来对其进行分类。当一朵云最终无法归入现有的众多类别之一时，它可以被提名归类为自己的一个类别。2017年，世界气象组织（WMO）在《国际云图》（全球云分类标准指南）中增加了12种新的云类型。我曾在一个小型团队中，调查一种新分类的云——Asperitas（波状云）背后的科学。Asperitas在云的底部呈现出波浪状的扰动，让人联想到汹涌的大海。
云的命名采用的是基于拉丁语的系统，该系统由卢克·霍华德于1803年提出，它为1939年的WMO云图奠定了基础。云被分为十个基本属，如下图所示，并根据其形状和高度进行描述。
例如，Cumulus（积云），源自拉丁语意为“堆积或蓬松”，描述的是外观像“棉花糖”的云。Stratus（层云）描述的是低空的层状云，具有均匀、平坦的底部，覆盖大部分天空。Nimbus（雨）表示“带来雨水”，因此名为Nimbostratus（雨层云）的云是产生雨或有时是雪的层状云。
除了属提供的基本类型外，云还可以被进一步细分为几种种和变种，而这些又可以表现出附加特征。这使得云的描述非常精确。例如，在下图的图表中，有四种Cumulus云：a)是Cumulus humilis（淡积云），是一种垂直延伸很短的积云种；b)是Cumulus radiatus（辐射状积云），是一种呈线状排列在天空中的积云变种；c)和d)都是由于深厚的对流形成的Cumulus congestus（浓积云）种。然而，d)的顶部有一层云，称为Pileus（幞状云），这是另一种附加特征。
为何如此大惊小怪？
WMO云图在其79年的历史中只更新了三次，分别是1975年、1987年和最近的2017年。因此，出现一种新云被认可的情况非常罕见。那么，为何进行补充如此重要呢？
云朵提供了大气当前状态的指示，而云的类型由世界各地的天气观测员报告。大气观测站拥有至少100年的长期天气数据，这对于了解气候变化至关重要。因此，拥有一个全面且最新的云识别系统对于描述天气和气候非常重要。
这些罕见的更新主要有两个原因。首先，一些新分类的云，如Cirrus homogenitus（人造卷云），通常被称为contrails（飞机尾迹），自从喷气式飞机时代以来才出现。因此，这些对云图的补充展示了人类对大气的影响。
其次，随着智能手机技术的出现，公众观察和分享云形成照片的机会迅速增加。云彩鉴赏学会（CAS）有一个云彩追踪应用程序，允许其会员上传带有位置数据的云彩照片。这是一种公民科学。这意味着新的云形成现在比以往任何时候都更有可能被报告。CAS创始人Gavin Prator-Pinney的宣传活动促成了Asperitas在最新WMO云图中被认可为附加特征。
崭新的天空
在雷丁大学气象学系的工作中，我们利用卫星图像、激光云探测器和天气预报模型，对CAS应用程序观测到的Asperitas现象周围的大气条件进行了研究。通过这些研究，我们发现Asperitas是层云或层积云的附加特征。
研究发现，在云底部观察到的波浪状形成与沿云底传播的大气波有关。这些波是大气的运动和重力的作用结果，被称为大气重力波（不要与引力波混淆）。它们的作用类似于平静湖面上水的涟漪，但它们穿过的是大气。
它们通常由雷暴、急流和空气越过山脉时产生。重力波沿云底的相互作用赋予了Asperitas其波浪状的特征。我们关于此的完整论文可在这里获取。
Asperitas提供了一个绝佳的例子，说明公民科学如何能够用于科学发现。我们数百万部智能手机是能够记录天空的微型测量设备。结合起来，它们提供了一个前所未有的大气测量系统。所以，下次当你外出时，如果你注意到一朵你以前从未见过的云，请拍张照片，看看它是否出现在WMO云图中。
你可能刚刚目睹了一种新的云的形成。
Graeme Marlton是雷丁大学的博士后研究员。本文最初发表于The Conversation。
