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        贛州地區(qū)云量變化特征及其與降水的關(guān)系

        2022-08-12 05:36:12朱凌金郭鑫宇曾梵高
        農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2022年5期
        關(guān)鍵詞:趨勢(shì)

        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(diǎn)。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(shí)間短,無霜期長,春、夏降水相對(duì)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(shì)。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(shì)。

        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(duì)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(bào)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(duì)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(cè)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(shì)。曾昭美等[3]根據(jù)近40年中國云量對(duì)比日照時(shí)數(shù)資料,發(fā)現(xiàn)云量在下降的同時(shí),日照時(shí)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(jì)劃(ISCCP)的D2資料和地面觀測(cè)站的云量資料,對(duì)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(shì),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(duì)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(dú)特的氣候特點(diǎn)。而目前對(duì)贛州地區(qū)云量氣候變化特征的研究較少,利用贛州17個(gè)縣氣象站的云量資料,對(duì)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(jìn)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(shí)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(shí)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(gè)縣氣象站1961—2011年逐日總云量、低云量觀測(cè)資料。

        利用贛州市17個(gè)縣氣象站歷年逐日總云量、低云量觀測(cè)資料的平均值,對(duì)贛州總云量和低云量的年際變化和季節(jié)變化特征進(jìn)行分析,采用一元回歸方法分析總云量、低云量隨時(shí)間變化的氣候傾向率;采用相關(guān)分析方法,對(duì)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(jìn)行相關(guān)分析。

        所用日云量為08:00、14:00、20:00共3次觀測(cè)的平均值,平均云量為17個(gè)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(shì),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(shì),其增加趨勢(shì)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(shì)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(shí)間變化均呈增加趨勢(shì),春、夏、秋、冬季的增加趨勢(shì)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(shí)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(duì)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(shí),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(shí),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(duì)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(diǎn)結(jié)論。

        (1)贛州地區(qū)總云量沒有明顯的變化趨勢(shì);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(shì)不同[7-10],贛州低云量呈明顯的增加趨勢(shì),其增加趨勢(shì)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(shì)不明顯,但各季低云量隨時(shí)間均呈明顯的增加趨勢(shì)。尤其是冬季低云量隨時(shí)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí),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(shí)間上的差異很大,研究云的微物理特征,不僅有助于對(duì)全球氣候變化的研究,而且對(duì)認(rèn)識(shí)人類活動(dòng)對(duì)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(jìn)一步分析贛州地區(qū)云的變化特征和趨勢(shì)。另外,關(guān)于云量與降水量相互影響的機(jī)理以及云量變化的原因等問題還有待進(jìn)一步研究。

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