廬山地區(qū)對(duì)流云的時(shí)空分布特征分析

廬山地區(qū)（包括柴桑區(qū)、廬山和廬山市）地處典型東亞季風(fēng)氣候區(qū)，受西風(fēng)帶、臺(tái)風(fēng)、副熱帶高壓和東風(fēng)波等天氣系統(tǒng)以及廬山特殊地形的共同影響，有利于水汽抬升、對(duì)流云生成發(fā)展和降水的形成，為對(duì)流云的觀測和試驗(yàn)研究提供了天然場所。位于廬山地區(qū)的廬山云霧物理試驗(yàn)基地作為我國三大國家級(jí)云和降水外場試驗(yàn)基地之一，隨著近幾年成套云降水觀測設(shè)備的逐步建設(shè)完成，已具備系統(tǒng)開展對(duì)流云和降水的觀測及人工影響天氣試驗(yàn)的基礎(chǔ)設(shè)施條件。為科學(xué)設(shè)計(jì)廬山地區(qū)對(duì)流云的觀測試驗(yàn)方案，順利開展對(duì)流云觀測試驗(yàn)，系統(tǒng)認(rèn)識(shí)廬山地區(qū)對(duì)流云的特征和物理過程，亟待開展廬山地區(qū)對(duì)流云的時(shí)空分布特征研究。

1文獻(xiàn)綜述

21世紀(jì)初以來，大量學(xué)者利用多種手段對(duì)對(duì)流云的物理特征進(jìn)行了研究[1-9]。隨著人工影響天氣需求的增加以及大范圍對(duì)流云觀測與催化試驗(yàn)的開展，針對(duì)對(duì)流云的時(shí)空分布特征的研究逐漸增多。

蘇愛芳等[10]利用1996—2010年5—8月靜止衛(wèi)星多通道資料及河南省地面觀測的對(duì)流天氣（雷暴、冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水）資料，對(duì)中國黃淮西部地貌過渡帶深對(duì)流活動(dòng)的時(shí)空分布特征及天氣意義進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和對(duì)比發(fā)現(xiàn)，淮河流域是深對(duì)流活動(dòng)高發(fā)區(qū)，豫北和豫西山區(qū)是深對(duì)流活動(dòng)次高發(fā)區(qū)，深對(duì)流活動(dòng)隨夏季風(fēng)北進(jìn)和副熱帶高壓的北抬而具有顯著的月際、日際變化以及明顯的階段性特征，且不同月份的深對(duì)流活動(dòng)日變化特征顯著不同。

任靖[1]利用2006—2015年的FY2C/E衛(wèi)星資料，采用多閥值法對(duì)江淮地區(qū)對(duì)流云進(jìn)行識(shí)別和分類，并統(tǒng)計(jì)分析了其時(shí)空分布特征。結(jié)果顯示，江淮地區(qū)對(duì)流云活動(dòng)頻率與地形具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，高發(fā)區(qū)為皖南山區(qū)、大別山區(qū)、鄱陽湖以西山區(qū)及沿江平原一帶。該地區(qū)對(duì)流活動(dòng)頻率高發(fā)期為6一8月，與當(dāng)?shù)刂餮雌跁r(shí)間一致；午后是對(duì)流活動(dòng)頻率高發(fā)期，且凌晨有一定夜發(fā)性。

朱士超等[12]通過分析江淮地區(qū)2013—2016年6—9月的多普勒天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)得到664個(gè)對(duì)流云，其中孤立對(duì)流云196個(gè)，占江淮地區(qū)對(duì)流云發(fā)生頻率的 29.5% ；7一8月是江淮地區(qū)孤立對(duì)流云的高發(fā)期，6月相對(duì)較少，9月最少，同時(shí)12：00＼～18：00是孤立對(duì)流云的高發(fā)時(shí)段，05：00＼～07：00孤立對(duì)流云發(fā)生頻率最低。

邢峰華等[13]通過雙偏振雷達(dá)數(shù)據(jù)等資料對(duì)2016一2021年海南中部山區(qū)對(duì)流云系特征分析發(fā)現(xiàn)，海南中部山區(qū)發(fā)生的對(duì)流云系個(gè)例，占同期海南全島對(duì)流云系總數(shù)的 21.55% ，3一4月是海南中部山區(qū)對(duì)流云系在全島對(duì)流云系總數(shù)占比最高的2個(gè)月，占比均超過30% ，13：00＼～17：00是海南中部山區(qū)對(duì)流云系的主要發(fā)生時(shí)段。

這些研究大多基于衛(wèi)星和多普勒天氣雷達(dá)資料或數(shù)值模式開展，直接利用地面人工觀測的云能天資料研究對(duì)流云的時(shí)間和空間分布特征的較少?；诖?，從逐日地面人工觀測云狀和降水資料出發(fā)，結(jié)合衛(wèi)星和雷達(dá)資料對(duì)廬山地區(qū)對(duì)流云的時(shí)空分布特征進(jìn)行分析，為廬山對(duì)流云觀測試驗(yàn)地點(diǎn)和時(shí)機(jī)的選擇以及設(shè)備觀測模式的設(shè)置等提供參考依據(jù)。

2研究區(qū)概況與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域?yàn)槲覈竺街坏膹]山及其南北兩側(cè)緊鄰地區(qū)（包括廬山和柴桑區(qū)、廬山市），統(tǒng)稱廬山地區(qū)。為了便于統(tǒng)計(jì)分析廬山地區(qū)對(duì)流云的空間分布特征，將廬山地區(qū)劃分為3個(gè)分區(qū)，即廬山北分區(qū)、廬山分區(qū)和廬山南分區(qū)，分別以柴桑區(qū)氣象局、廬山氣象局、廬山市氣象局為代表，研究區(qū)示意圖見圖1。

2.2 研究資料和方法

參考其他學(xué)者對(duì)對(duì)流云和層狀云的劃分，將淡積云（Cuhum）、濃積云（Cucong）和積雨云（Cb）定義為對(duì)流云。利用廬山地區(qū)3個(gè)站點(diǎn)2004一2013年（其中柴桑區(qū)建站時(shí)間晚，只有2011一2013年）的地面觀測、天氣圖、衛(wèi)星云圖等資料，利用統(tǒng)計(jì)對(duì)比的方法，分析得到廬山地區(qū)對(duì)流云的時(shí)空分布特征。具體的研究方法和步驟如下。

（1）通過遍歷上述3個(gè)氣象臺(tái)站逐日08：00、14：00、20：00和02：00的地面觀測記錄，找出對(duì)流云出現(xiàn)的時(shí)次，利用頻率統(tǒng)計(jì)的方法，分析對(duì)流云的年平均出現(xiàn)日數(shù)、日分布、月際分布、季節(jié)分布特征。

（2）通過遍歷上述3個(gè)氣象臺(tái)站逐日08：00、14：00、20：00和02：00的地面觀測記錄，找出對(duì)流云出現(xiàn)時(shí)刻所屬區(qū)域（廬山北分區(qū)、廬山分區(qū)、廬山南分區(qū)），結(jié)合衛(wèi)星云圖上廬山地區(qū)的云系或云團(tuán)分布情況，利用頻率統(tǒng)計(jì)的方法，分析對(duì)流云的空間分布特征。

3結(jié)果與分析

3.1廬山地區(qū)對(duì)流云的時(shí)間分布特征

3.1.1 年分布特征

通過遍歷柴桑區(qū)氣象局、廬山氣象局、廬山市氣象局3個(gè)氣象臺(tái)站逐日08：00、14：00、20：00和）02：00的地面云觀測記錄，找出各站每年對(duì)流云出現(xiàn)的日數(shù)，然后對(duì)各站和整個(gè)廬山地區(qū)對(duì)流云出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行年平均處理，得到廬山地區(qū)對(duì)流云年平均出現(xiàn)日數(shù)。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，廬山地區(qū)對(duì)流云活動(dòng)頻繁，多年平均年發(fā)生日數(shù)為102d（表1）。

3.1.2 日分布特征

通過遍歷柴桑區(qū)氣象局、廬山氣象局、廬山市氣象局3個(gè)氣象臺(tái)站逐日08：00、14：00、20：00和02：00的地面云觀測記錄，找出各站每日3個(gè)（廬山站為4個(gè)）時(shí)次各時(shí)次對(duì)流云出現(xiàn)的日數(shù)，然后進(jìn)行年平均和歸一化處理，得到廬山各分區(qū)的對(duì)流云日出現(xiàn)日數(shù)如圖2所示。

對(duì)廬山地區(qū)各時(shí)次對(duì)流云年平均發(fā)生日數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析可以看出，一日之中，無論對(duì)廬山各分區(qū)還是對(duì)整個(gè)廬山地區(qū)而言，對(duì)流云最常出現(xiàn)在14：00，出現(xiàn)的概率為 70‰ 午后是對(duì)流活動(dòng)頻率高發(fā)期，且凌晨有一定夜發(fā)性。

3.1.3 月分布特征

分別對(duì)柴桑區(qū)氣象局、廬山氣象局、廬山市氣象局逐日 08：00，14：00，20：00 和02：00的地面云觀測記錄按照月份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)累加和平均化處理，得到廬山地區(qū)各分區(qū)和整個(gè)廬山地區(qū)對(duì)流云月分布，分別見表2，各月對(duì)流云發(fā)生頻率見圖3。由此可知，對(duì)流云一年各月均可能發(fā)生，但主要發(fā)生在4一9月，占全年對(duì)流云總發(fā)生日數(shù)的 90% ，其他月份對(duì)流云生成極少。

3.1.4季節(jié)分布特征

分別對(duì)柴桑區(qū)氣象局、廬山氣象局、廬山市氣象局各月份對(duì)流云發(fā)生日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)累加處理，得到廬山地區(qū)對(duì)流云季節(jié)分布特征（表3）。分析對(duì)流云各季節(jié)平均發(fā)生頻率可知，一年四個(gè)季節(jié)中夏季對(duì)流云發(fā)生頻率最高，在一年總發(fā)生日數(shù)中的占比接近 60% ，春季和秋季次之，冬季最少。

3.2廬山地區(qū)對(duì)流云的空間分布特征

對(duì)2004一2013年對(duì)流云在廬山各分區(qū)年平均出現(xiàn)日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)流云在廬山南分區(qū)、廬山分區(qū)和廬山北分區(qū)每年平均發(fā)生 113.5，89.6，105.0d 由此可知，廬山地區(qū)對(duì)流云在空間分布上存在夾心結(jié)構(gòu)，廬山南北兩側(cè)的廬山市和柴桑區(qū)為對(duì)流云高發(fā)區(qū)，廬山為對(duì)流云次高發(fā)區(qū)。

4結(jié)論

基于廬山地區(qū)2004—2013年逐日地面人工觀測云狀和降水資料，結(jié)合衛(wèi)星和雷達(dá)資料，采用統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)廬山地區(qū)對(duì)流云的時(shí)空分布特征進(jìn)行分析研究，結(jié)果如下。

（1）廬山地區(qū)對(duì)流云活動(dòng)頻繁，年均發(fā)生日數(shù)為102d 夏半年（4一9月）為多發(fā)期，占全年對(duì)流云總?cè)諗?shù)的 90% 。一日之中對(duì)流云最常出現(xiàn)在14：00，出現(xiàn)的概率為 70% ○

（2）廬山地區(qū)對(duì)流云在空間分布上存在“夾心”結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)高一低一高特征，廬山南分區(qū)和廬山北分區(qū)為對(duì)流云高發(fā)區(qū)，廬山分區(qū)為對(duì)流云次高發(fā)區(qū)。

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