成因
美國科學家經研究發現，原來這些穿洞雲上的圓洞是飛機穿過高空雲層時形成的，在此過程中還會産生降雪。
美國氣象研究中心的科學家用觀測飛機拍攝的視頻顯示，一組高積雲上的圓洞下方産生了2英寸的降雪。研究人員通過查閱附近機場的航班記錄得出結論，這個穿洞雲奇景是一小時前起飛的兩架商務飛機造成的。
研究表明，某些特定高度的高空雲層中包含了冰晶體和低于攝氏0度卻仍處于液态的過冷水滴。飛機穿過這樣的雲層時會使過冷水滴迅速冷卻下落變成雪花，在雲層中形成一個圓洞。科研人員目前已經把多次降雪和附近飛過的航班聯系起來。研究結果刊登在美國氣象學會的最新公告上。
穿洞雲是迷你暴風雪，可以形成于低于冰點的薄薄雲層。據美國國家大氣研究中心冰微觀物理學家安德魯·海姆斯菲爾德(AndrewHeymsfield)介紹，“在這種溫度下，水分子基本上活力不足，形成了一簇簇冰，這自然會産生冰晶。”2010年6月，海姆斯菲爾德與同事在《美國氣象學會期刊》上介紹了穿洞雲形成原理。他們寫道，當飛機升高進入這種雲層，推進器或機翼周圍空氣産生的向後作用力會引起空氣膨脹。
這種膨脹可以冷卻穿洞雲的圓形部分，直至許多水滴結冰形成冰晶。在接下來的45分鐘左右，冰晶增多并向外擴散，常常形成一種緊湊、大概持續半小時之久的暴風雪，而雲層中間則有一個圓形裂口。根據美國國家氣象局的資料，隻要雲層溫度夠低就可以出現了。
現象描述
相關研究
2007年，美國國家大氣研究中心的安德魯-西姆斯菲爾德(Andrew Heymsfield)和同事乘一架飛機從丹佛國際機場以西由穿洞雲形成的降雪中穿過。這架飛機滿載各種各樣用以研究冰在雲團中如何形成的儀器。地面雷達随後捕捉到一種奇特的回聲信号，表明這是形狀奇特的雪花。
西姆斯菲爾德說：“我們不清楚這是什麼，但我們正在經過從地面觀測到的這種降水特征。”飛行過程中拍攝的錄像顯示一片高積雲中有一個空洞，兩英寸(約合5厘米)厚的降雪恰好位于空洞穿洞雲下面。西姆斯菲爾德和同事接着查看了附近機場的飛行記錄，将空洞和雪花與大約一小時前起飛的兩架商業渦輪螺旋槳飛機聯系起來。
西姆斯菲爾德解釋說，兩架飛機螺旋槳周圍的超低溫水珠的運動令其快速冷卻、凝結，并作為雪花落向地面。通常情況下，雪花或雨滴在形成時需要一點兒灰塵或其他不完美的狀況。但是，如果溫度快速冷卻至零下35華氏度左右，超低溫水珠可以迅速凝結。
為證實這種想法，研究人員将落于穿洞雲任一側的雪花與直接落于下面的冰晶進行了比較，發現從穿洞雲落下的雪花比那些形成于周圍雲團中的雪花更像盤子、結構更簡單。西姆斯菲爾德說，結構更為複雜的雪花在落下時堆積成液态水珠。不過，在穿洞雲的中心位置，所有液體不是蒸發就是凝結。他說：“這種現象會消除水珠，所以，這些晶體在落下時不會搜集任何水珠。”美國加州大學聖克魯斯分校氣象專家帕特裡克-莊(Patrick Chuang)說：“一開始給我的印象是這是合情合理的。”帕特裡克未參與這項研究。随後，研究人員将穿洞雲的衛星照片與航班時刻表結合起來，去表明噴氣式飛機也可以生成穿洞雲和降雪，而不僅僅隻有螺旋槳飛機。西姆斯菲爾德說：“超低溫水滴在經過噴氣式飛機的機翼後迅速凝結。我們确切了解到這種飛機産生了穿洞雲。研究人員以前曾把大量降雪與螺旋槳飛機聯系起來，但一直沒有将這種現象與噴氣式飛機聯系起來。”
他補充說：“天空中噴氣式飛機的飛行次數遠遠超過螺旋槳飛機，所以，産生這種現象的機會就多了起來。”不過，并非所有從雲團中經過的航班都會産生降雪。大約7.8%的地面覆蓋着高度适合超低溫水珠形成的雲團。由于噴氣機一般不會在這一高度下飛行，它們可能隻有在起降時才會形成穿洞雲。西姆斯菲爾德指出，在雲團中“穿洞”的飛機産生的多餘降水或許并不足以改變全球氣候模式，“但是，就某個區域而言，它肯定能提高降雪量。”
相關事例
2011年1月7日，美國南卡羅萊納州默特爾比奇上空驚現三個幾乎相同的飛碟狀雲層，引發了網友的廣泛讨論。他們紛紛将這一神秘現象鳥類群死及軍方秘密實驗等事件聯系起來。一位科學家認為，所謂的穿洞雲(hole-punchcloud)與軍方有關。
在海姆斯菲爾德看來，這些穿洞雲的形成并無特别之處：“我認為，它們由飛機等尋常方式形成的說法實屬正常。”他說，泰勒拍攝的這張照片“并無任何讓人吃驚的地方”，一方面，根據附近晴朗天空判斷，它就是穿洞雲——薄薄的，而且上面沒有其他雲層。另一方面，雲層的溫度也符合穿洞雲模拟結果：華氏14度(約合零下10攝氏度)。
海姆斯菲爾德指出，至于當時雲層為何很低——9000英尺(約合2700米)，“這其實無關緊要”，根據美國國家氣象局的資料，隻要雲層溫度夠低就可以了。他說：“圓洞大小和從圓洞中飄落的雪花的結構表明，所有三個圓洞幾乎是同時形成的。我猜測，軍用飛機正從一個接一個的雲層中飛過。”
據默特爾比奇附近肖空軍基地公共關系負責人羅伯特·塞克斯頓(RobertSexton)介紹，事實上，飛機在默特爾比奇上空的訓練機動“非常常見”。此外，塞克斯頓證實，肖空軍基地和南卡羅萊納州空中國民警衛隊第169戰鬥機聯隊的噴氣式戰鬥機1月7日上午9點至下午2點之間曾在南卡羅萊納州海岸附近進行訓練。
據他介紹，“除了我們，海軍陸戰隊從當天下午3點至4點也使用了那片空域，多架F-18戰鬥機從位于南卡羅萊納州波弗特的海軍陸戰隊航空站起飛。”在聽說新的證據後，泰勒表示這次他相信了飛機活動形成穿洞雲的解釋。
據墨西哥《至上報》11月4日報道，本周一，澳大利亞吉普斯蘭地區的一名居民拍到罕見的“穿洞雲”，從圖片上可以看到，雲層中露出一個大大的圓圈。
據悉，拍到這組圖片的人名叫威爾莫特，他用手機記錄下了這一奇景，并上傳到社交網站，引發網友們大量轉發。當地的氣象局研究員康羅伊對此現象解釋道，天空中出現的這種“圓洞”叫做“穿洞雲”，它的成因為高積雲中有一部分水蒸氣的溫度達到了冰點卻還處于液态，當它們遇冷後會變成冰晶體墜落，從而使雲層中形成“漏洞”的奇觀，通常“穿洞雲”形成時還會伴有彩虹。
由于“穿洞雲”極少被看到，當威爾莫特将這組照片傳到網上後，立即引發網友們的強烈好奇。有網友表示，“這像是一個外星飛船”。
2015年2月26日，美國華盛頓州和加拿大不列颠哥倫比亞省地區上空本月多次出現罕見的穿洞雲奇景，美麗奇幻如畫作。2月18日，美國華盛頓州斯波坎市（Spokane）的居民們被天空中出現的穿洞雲景象所震撼。2月22日，這種罕見穿洞雲景象又出現在加拿大哥倫比亞省低陸平原區和弗農市（Vernon）的天空，讓當地市民歎為觀止。
