暴雨，相信對於澳門人來說都不會陌生。過去的一個星期，本澳的天氣都比較不穩定，多雲及間中有大驟雨。其中，澳門氣象局於 2019 年 4 月 14 日發出暴雨警告信號，當日雨勢集中在路環，該區曾錄得 51.6 毫米的雨量。
那究竟為何會下雨？要甚麼條件才會下暴雨？預測暴雨難度何在？我們會透過一連三篇文章，為大家解答這三個問題。在這一篇，我們先探討為甚麼會下雨。
註：有參加我們於 2019 年 4 月 13 日在科學館舉辦的「賞雲」講座的朋友，也許現在都清楚了解雲是怎樣形成的。但為顧及所有讀者，我們首先會在這裡再講解一次雲的生成機制。
雲是甚麼？
從遠處看，雲就像在空中的棉花，但其實雲只是一團飄浮於空中的水滴。在潮濕的日子，大家可有留意到有開空調的商場/店舖的玻璃幕門會有水珠出現？這就是戶外的濕暖空氣經過很冷的玻璃幕門表面時被冷卻，當中的水氣凝結而成的。同樣，雲是因爲空氣變冷，令當中的氣態水凝結成液態的小水滴團。
雲團如何形成？
那為何在半空的空氣會變冷呢？明明熱乎乎的天氣都有雲，也沒有降溫，何來冷卻？要解答這個問題，就要先認識兩個物理知識。
- 大氣壓力隨高度減少 – 大家可以做個小實驗：找一個用過的瓶子，裝滿水，然後在從側面在瓶身的高、中及低處分別鑽三個孔，觀察從三個孔中噴出來的水柱。大家會發現，從最低的孔中噴出的水之速度最高，而由最高的孔中出來的水流最慢。這代表著瓶中的流體壓力並非相同，而是隨著水的高度而減少。由於空氣跟水都是流體，所以大氣的壓力分佈跟水一樣，是隨高度減少的。
- 氣溫隨氣壓下降 – 氣體的物理特性，是在沒有被加熱或冷卻（物理學上稱之為絕熱 Adiabatic）的情況下，當其壓力下降，其溫度也會下降。由於氣壓是隨高度減少，所以大氣溫度在正常情況下亦是越高越低（直到到達平流層，那裡的臭氧會直接吸引太陽光加熱空氣）。
所以，雲一般都會在較冷的半空中形成。那到底要多冷呢？這很視乎空氣中的水氣有多少。水氣越多，其凝結為水滴的溫度（氣象學上稱之為露點 Dewpoint）就越高。
那，只要符合了水氣及溫度條件，雲就會生成了，對嗎？
其實嚴格來說不是，還需要一個讓水滴凝結的表面。在潮濕天氣中，有時大家看不到霧，但感覺到地面及牆上都已經完全濕了。換言之，水滴偏向凝結在物件的表面上。
甚麼？！在空氣中哪裡有表面讓水滴凝結？明明只是空氣！
非也！其實空氣中有很多我們平常肉眼看不到的微粒在漂浮，如塵埃、污染物、懸浮粒子、甚至是鹽粒等等。大家可在晚上把睡房所有燈關上，然後打開電筒，就會看到有塵埃在漂的了。這些讓水滴依附的微粒，在雲氣象學中被稱為雲凝結核 (Cloud Condensation Nuclei, CCN)。雖然雲凝結核在雲的生成中是非常重要，不過由於大氣之中存在太多這些微粒，因此一般情況下都不會當它們是甚麼一回事。
從好雲變壞雲
雲之所以可以在半空飄浮，是因為有其他力量（例如空氣浮力、氣流等）抗衡著地心引力，令重量較輕的雲水滴停留半空。然而，有時雲水滴會在雲中變大，當其重量變大至氣流及浮力無法承托時，雲水滴便會開始墮下，變成雨滴。
雲水滴要變大，主要是通過空氣中的水氣持續凝結到雲水滴上，其次是通過小水滴之間的碰撞合體成更大的水滴。換句話說，要雲滴進一步變大，氣溫必須要進一步下降，迫使更多氣態水變液態水。這意味著空氣必須上升至離地面較高（氣壓更低）的地方，雨滴才可以出現。
總結
在這篇文章裡，我們了解到雲是大氣中的水氣因冷卻而凝結在微粒上的一團液態水滴。當這些水滴變得足夠大時，便會下墜至地面形成雨滴。
從雲滴的形成機制以及大氣溫度隨高度的變化，我們可以知道上升氣流是造成下雨的必要條件，而上升氣流越強，凝結水氣越多，雨就越大。那究竟上升氣流的強度以及高度是由甚麼因素控制的？怎樣才會下大雨及暴雨？我們下回再分解。