Moderna väderprognoser förlitar sig på komplexa datasimulatorer. Dessa simulatorer använder alla fysikekvationer som beskriver atmosfären, inklusive luftens rörelse, solens värme, och bildandet av moln och regn.

Ökade förbättringar av prognoser över tid innebär att moderna femdagars väderprognoser är lika skickliga som tredagarsprognoser var för 20 år sedan.

Men du behöver inte en superdator för att förutsäga hur vädret ovanför ditt huvud sannolikt kommer att förändras under de närmaste timmarna - detta har varit känt i olika kulturer i årtusenden. Genom att hålla koll på himlen ovanför dig, och vet lite om hur moln bildas, du kan förutsäga om det är regn på väg.

Och dessutom, lite förståelse för fysiken bakom molnbildning belyser atmosfärens komplexitet, och kastar lite ljus på varför att förutsäga vädret efter några dagar är ett så utmanande problem.

Så här är sex moln att hålla utkik efter, och hur de kan hjälpa dig att förstå vädret.

1. Cumulus

Moln bildas när luften svalnar till daggpunkten, temperaturen vid vilken luften inte längre kan hålla all sin vattenånga. Vid denna temperatur, vattenånga kondenserar för att bilda droppar av flytande vatten, som vi observerar som ett moln. För att denna process ska ske, vi kräver att luft tvingas stiga i atmosfären, eller för fuktig luft att komma i kontakt med en kall yta.

På en solig dag, solens strålning värmer upp landet, som i sin tur värmer luften precis ovanför den. Denna uppvärmda luft stiger genom konvektion och bildar Cumulus. Dessa moln av "fint väder" ser ut som bomull. Om du tittar på en himmel fylld med cumulus, du kanske märker att de har platta baser, som alla ligger på samma nivå. På denna höjd, luft från marknivå har svalnat till daggpunkten. Cumulusmoln regnar inte i allmänhet - du har bra väder.

2. Cumulonimbus

Även om små Cumulus inte regnar, om du märker att Cumulus blir större och sträcker sig högre in i atmosfären, det är ett tecken på att intensivt regn är på väg. Detta är vanligt på sommaren, med morgon Cumulus utvecklas till djupa Cumulonimbus (åskväder) moln på eftermiddagen.

Nära marken, Cumulonimbus är väldefinierade, men högre upp börjar de se knepiga ut i kanterna. Denna övergång indikerar att molnet inte längre består av vattendroppar, men iskristaller. När vindbyar blåser vattendroppar utanför molnet, de avdunstar snabbt i den torrare miljön, ger vattenmoln en mycket skarp kant. Å andra sidan, iskristaller som bärs utanför molnet avdunstar inte snabbt, ger ett knasigt utseende.

Cumulonimbus är ofta platta. Inom Cumulonimbus, varm luft stiger genom konvektion. Genom att göra så, den svalnar gradvis tills den har samma temperatur som den omgivande atmosfären. På denna nivå, luften är inte längre flytande så kan inte stiga längre. Istället sprider det sig, bildar en karakteristisk städform.

3. Cirrus

Cirrus bildas mycket högt i atmosfären. De är kluriga, består helt av iskristaller som faller genom atmosfären. Om Cirrus bärs horisontellt av vindar som rör sig i olika hastigheter, de tar en karakteristisk krokig form. Endast på mycket höga höjder eller breddgrader producerar Cirrus regn på marknivå.

Men om du märker att Cirrus börjar täcka mer av himlen, och blir lägre och tjockare, detta är en bra indikation på att en varm front närmar sig. I en varm front, en varm och en kall luftmassa möts. Den ljusare varma luften tvingas stiga över den kalla luftmassan, som leder till molnbildning. De sänkande molnen indikerar att fronten närmar sig, ger en period av regn under de kommande 12 timmarna.

4. Stratus

Stratus är ett lågt kontinuerligt molnark som täcker himlen. Stratus bildas genom försiktigt stigande luft, eller av en mild vind som leder fuktig luft över ett kallt land eller hav. Stratusmolnet är tunt, så även om förhållandena kan kännas dystra, regn är osannolikt, och som mest blir det lätt duggregn. Stratus är identisk med dimma, så om du någonsin har gått i bergen en dimmig dag, du har gått i molnen.

5. Lentikulär

Våra två sista molntyper hjälper dig inte att förutse det kommande vädret, men de ger en glimt av atmosfärens utomordentligt komplicerade rörelser. Slät, linsformade Lentikulära moln bildas när luft blåses upp och över en bergskedja.

Väl förbi berget, luften sjunker tillbaka till sin tidigare nivå. När det sjunker, det värmer och molnet avdunstar. Men det kan skjuta över, i så fall backar luftmassan upp igen så att ett annat Lentikulärt moln kan bildas. Detta kan leda till en rad moln, som sträcker sig långt bortom bergskedjan. Vindens växelverkan med berg och andra ytfunktioner är en av många detaljer som måste representeras i datasimulatorer för att få exakta förutsägelser om vädret.

6. Kelvin-Helmholtz

Och till sist, min personliga favorit. Kelvin-Helmholtzcloud liknar en brytande havsvåg. När luftmassor i olika höjder rör sig horisontellt med olika hastigheter, situationen blir instabil. Gränsen mellan luftmassorna börjar krusa, så småningom bildar större vågor.

Kelvin-Helmholtz moln är sällsynta-den enda gången jag upptäckte ett var över Jylland, västra Danmark - eftersom vi bara kan se denna process äga rum i atmosfären om den lägre luftmassan innehåller ett moln. Molnet kan sedan spåra de brytande vågorna, avslöjar invecklingen av de annars osynliga rörelserna ovanför våra huvuden.

• 
• 

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.