贛州地區(qū)云量變化特征及其與降水的關(guān)系

朱凌金，郭鑫宇，曾梵高

1.贛州市贛縣區(qū)氣象局，江西贛縣 341100；2.江西省贛州市氣象局，江西贛州341000

贛州位于江西省南部，東有武夷山脈，南有九連山脈、大余嶺，西有諸廣山脈，北有天湖山、大鳥山和靈華山，具有周高中低、南高北低的地理特點。贛南地處中亞熱帶南緣，屬亞熱帶丘陵山區(qū)濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。贛州氣候溫和，光照適宜，四季分明，春秋短而夏冬長，熱量豐富，雨量充沛，酷暑和嚴(yán)寒時間短，無霜期長，春、夏降水相對集中，冬、夏季風(fēng)盛行。但在全球氣候變暖的大背景下，各種極端氣候事件和氣象災(zāi)害及其衍生災(zāi)害呈多發(fā)、頻發(fā)態(tài)勢。贛州是江西省氣象災(zāi)害發(fā)生最頻繁的地區(qū)之一，不僅災(zāi)害種類多、影響范圍大、所造成的損失也呈逐年上升的趨勢。

云是一種的重要天氣現(xiàn)象，是影響氣候系統(tǒng)的重要因素；云在地氣系統(tǒng)中對調(diào)節(jié)輻射能量平衡起決定性作用[1]。云和輻射是影響氣候系統(tǒng)的重要因素，而云又是氣候系統(tǒng)中最不確定的因素。據(jù)報道，在全球范圍內(nèi)，云量變化存在顯著差異。美國、前蘇聯(lián)、加拿大北部及歐洲大部分地區(qū)自20世紀(jì)50年代以來云量增加，這與降水增加、溫度日較差減少相一致；但在中國、意大利和歐洲中部地區(qū)云量卻有所減少。

近年來，我國學(xué)者對云的氣候變化特征開展了深入研究，Kaiser[2]根據(jù)中國云量和氣溫觀測資料，發(fā)現(xiàn)自20世紀(jì)50年代以來白天和夜間云量都呈減少趨勢。曾昭美等[3]根據(jù)近40年中國云量對比日照時數(shù)資料，發(fā)現(xiàn)云量在下降的同時，日照時數(shù)也在持續(xù)下降。陳楠等[4]指出，寧夏的總云量和低云量都在減少，其中低云量減少顯著。劉洪利等[5]利用國際衛(wèi)星云氣候計劃（ISCCP）的D2資料和地面觀測站的云量資料，對比分析發(fā)現(xiàn)我國華北和南海北部的總云量在減少，四川盆地、長江三角洲等地區(qū)低云量異常減少，而天山、帕米爾高原、柴達(dá)木盆地及橫斷山脈等地區(qū)的低云量則在增加。吳偉等[6]研究發(fā)現(xiàn)我國35°N以北地區(qū)東部總云量、低云量呈明顯減少趨勢，而西北區(qū)西部略有增加；低云量與降水量呈較顯著的正相關(guān)，是降水的主要影響因素。

在全球變暖背景下，云量變化在中國各地區(qū)存在明顯差異，初步揭示了云量的演變特征及其與氣溶膠的關(guān)系，以及氣溶膠對溫、降水的影響。贛州地處南嶺山脈以北、武夷山脈之西、羅霄山脈之東，是熱帶氣候向亞熱帶氣候過渡的地帶，具有獨特的氣候特點。而目前對贛州地區(qū)云量氣候變化特征的研究較少，利用贛州17個縣氣象站的云量資料，對贛州地區(qū)云量的季節(jié)、年際變化及其與降水量的關(guān)系進行分析，為更好地利用空中水資源，高效開展人工增雨業(yè)務(wù)服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

贛州市位于江西省南部，地理范 圍 為（24°29′ ~27°09′ N，113°54′ ~116°38′ E）（圖1）。贛州境內(nèi)以丘陵為主，年平均氣溫在18.4℃~19.8℃之間，年降水量1 580 mm左右，年日照時數(shù)為1 620 h左右。無霜期長，四季分明，氣候溫和，熱量豐富，降水充沛，但伏秋季易旱，暴雨、干旱、低溫雨雪冰凍、大風(fēng)和冰雹等氣象災(zāi)害時有發(fā)生，屬典型亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。

圖1 研究區(qū)氣象站分布

2 資料與方法

云量資料來自贛州市17個縣氣象站1961—2011年逐日總云量、低云量觀測資料。

利用贛州市17個縣氣象站歷年逐日總云量、低云量觀測資料的平均值，對贛州總云量和低云量的年際變化和季節(jié)變化特征進行分析，采用一元回歸方法分析總云量、低云量隨時間變化的氣候傾向率；采用相關(guān)分析方法，對贛州地區(qū)的總云量、低云量分別與年降水量和不同季節(jié)降水量進行相關(guān)分析。

所用日云量為08:00、14:00、20:00共3次觀測的平均值，平均云量為17個縣氣象站的平均，并劃分3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月—翌年2月為冬季，將季節(jié)內(nèi)相加再取平均作為季平均。

3 結(jié)果與分析

3.1 云量的年際變化

圖2是贛州云量的年際變化趨勢，從圖2可以看出，總云量的年際變化較小，大部分年份都在平均值附近徘徊，且振幅不大。低云量的年際變化較大，且有明顯的增加趨勢，其增加趨勢率為0.26成/10年（R2=0.7155，P＜0.001），年平均低云量約占年平均總云量的73%。

圖2 1961—2011年贛州地區(qū)年平均總云量、低云量變化

3.2 云量的季節(jié)變化

贛州地區(qū)不同季節(jié)總云量、低云量分布有明顯的差異（表1）。季平均總云量春季最多，夏季次之，秋季最少；季平均低云量則是春季最多，冬季次之，秋季最少。

表1 贛州地區(qū)四季、年平均云量

各季季平均云量年際變化也有較大的差異，除春季總云量的年際變化較小外，夏季、秋季和冬季總云量的年際變化都較大，但各季總云量的趨勢變化不明顯。從圖3可知，各季低云量的年際變化差異較大，但隨時間變化均呈增加趨勢，春、夏、秋、冬季的增加趨勢率分別為0.27成/10年（R2=0.5846，P＜0.001）、0.23成/10年（R2=0.6226，P＜0.001）、0.18成/10年（R2=0.3459，P＜0.05）、0.34成/10年（R2=0.4999，P＜0.001）?？梢姸镜驮屏侩S時間增加速度最快，尤其是20世紀(jì)80年代后最為明顯。

圖3 1961—2011年贛州地區(qū)四季總云量、低云量變化

3.3 云量與降水量的相關(guān)分析

3.3.1 總云量相關(guān)分析表明：年平均總云量與年總降水量存在顯著的正相關(guān)，年平均總云量增加1成，年總降水量將增加53.3 mm（R2=0.7052，P＜0.001)。四季總云量與降水量均呈正的相關(guān)關(guān)系，各季總云量對降水量影響最顯著的是春季，春季總云量增加一成，季總降水量將增加86 mm（R2=0.6377，P＜0.001)；而夏季、秋季、冬季總云量增加10%時，其降水量分別 增 加39 mm（R2=0.3679，P＜0.01)、24 mm（R2=0.6075，P＜0.001)、20 mm（R2=0.5518，P＜0.001)。

3.3.2 低云量相關(guān)分析表明，低云量與降水量也有明顯的正相關(guān)，但相關(guān)的顯著性不如總云量（表2）。年平均低云量增加10%，年總降水量將增加232 mm（R=0.4518，P＜0.001)。 四季低云量與降水量也呈正相關(guān)，各季中低云量與降水量相關(guān)最顯著的是秋季，其次是冬季、夏季和春季。春、夏、秋、冬季低云量增加10%時，季降水量則分別增加29 mm（R=0.3144，P＜0.05)、32 mm（R2=0.3365，P＜0.05)、22 mm（R2=0.5472，P＜0.001)、16 mm（R2=0.5367，P＜0.001)。

表2 贛州地區(qū)總、低云量與降水量的相關(guān)系數(shù)

4 結(jié)論與討論

通過對贛州地區(qū)總云量、低云量年際與季節(jié)變化特征及其降水量與云量相關(guān)特征的分析，可以得出如下幾點結(jié)論。

（1）贛州地區(qū)總云量沒有明顯的變化趨勢；低云量年際變化較大，但與國內(nèi)其他地區(qū)低云變化趨勢不同[7-10]，贛州低云量呈明顯的增加趨勢，其增加趨勢率為0.26成/10年。

（2）贛州地區(qū)四季云量以春季云量最多，秋季云量最少；各季總云量的變化趨勢不明顯，但各季低云量隨時間均呈明顯的增加趨勢。尤其是冬季低云量隨時間增加速度最快，增加速率為0.34成/10年。

（3）贛州地區(qū)年平均總云量與年總降水量存在顯著的正相關(guān)，年平均總云量增加10%，年總降水量將增加53.3 mm；四季總云量與降水量也呈正相關(guān)關(guān)系，各季總云量對降水量影響最顯著的是春季。

（4）贛州地區(qū)低云量與降水量也呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)顯著性不如總云量，年平均低云量增加10%，年總降水量將增加232 mm；四季低云量與降水量為正相關(guān)關(guān)系，各季低云量對降水量影響最顯著的則是秋季。

國內(nèi)學(xué)者研究表明[11-12]，作為云的重要參數(shù)之一，云量參數(shù)的任何變化都可能對全球氣候產(chǎn)生重大影響。它在地球氣候系統(tǒng)的輻射能量收支和水分循環(huán)過程中具有重要的作用，直接影響著地氣系統(tǒng)的輻射平衡、熱量平衡和溫濕分布，并對地氣系統(tǒng)的能量交換和水循環(huán)交換起調(diào)控作用。同時，云也是氣候系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)，參與多種正、負(fù)反饋過程，致使云和氣候的關(guān)系變得異常復(fù)雜。云的宏觀和微觀物理特性在空間和時間上的差異很大，研究云的微物理特征，不僅有助于對全球氣候變化的研究，而且對認(rèn)識人類活動對環(huán)境造成的影響也十分重要。此處采用的資料只考慮了總云量和低云量，沒有考慮高云量和中云量的變化特征。因此, 今后還需要結(jié)合其他云量資料進一步分析贛州地區(qū)云的變化特征和趨勢。另外，關(guān)于云量與降水量相互影響的機理以及云量變化的原因等問題還有待進一步研究。