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云是懸浮在大氣中的小水滴或冰晶微?;騼烧呋旌系目梢?jiàn)聚合體,有時(shí)也包含一些較大的雨滴、冰或雪粒,其底部不接觸地面。云的形成[1]、發(fā)展和消亡是大氣特定物理過(guò)程的產(chǎn)物,而大氣這種物理過(guò)程的進(jìn)行則在一定程度上反映了大氣狀態(tài)的變化,預(yù)示著未來(lái)天氣的變化。影響云量變化的因素很多。云的形成、演變非常復(fù)雜,是動(dòng)力過(guò)程、熱力過(guò)程和微物理過(guò)程相互作用的結(jié)果。云是不斷變化的,這種變化與天氣系統(tǒng)密切相關(guān),不同季節(jié)云狀特征的特殊性標(biāo)志著局部的地方性氣候現(xiàn)象及其未來(lái)可能演變的趨勢(shì)。云的變化指示著天氣系統(tǒng)的路徑[2]。全球變暖正以多種復(fù)雜方式影響著天氣系統(tǒng),其中云也以它自身的形式發(fā)生變化,影響著地球環(huán)境和人類(lèi)社會(huì)[3]。氣候的變暖正引起云結(jié)構(gòu)的調(diào)整,影響云量分布、云層存在高度和云狀演變,即云的微物理特征正隨著天氣變暖在發(fā)生微妙的變化。云量的任何變化均可對(duì)全球氣候產(chǎn)生重大的影響[4]。在全球增溫過(guò)程中,云對(duì)整個(gè)氣候系統(tǒng)起關(guān)鍵作用[5]。云是氣候敏感性最大的不確定源,是天氣氣候中最重要最活躍的因子之一[6]。云時(shí)空分布的特征具有地區(qū)性、季節(jié)性、穩(wěn)定性[7-8]。因此,研究氣候變暖對(duì)區(qū)域云量和結(jié)構(gòu)的影響具有十分重要的實(shí)際意義。贛州是我國(guó)南方最大的地級(jí)市,其所轄18個(gè)縣(市)囊括了整個(gè)廣袤的贛南地區(qū)。贛南的地形地貌具有典型的南方地域、氣候特征,研究氣候變暖對(duì)云量和云狀結(jié)構(gòu)的影響具有以點(diǎn)帶面的作用。筆者通過(guò)抽樣選取贛南的贛縣、南康市、上猶、信豐國(guó)家氣象站2004~2011年氣溫、云量等氣候資料,分析贛南地區(qū)年平均氣溫的變化對(duì)云量和云狀結(jié)構(gòu)的影響,以期為我國(guó)南方地區(qū)云量和云狀結(jié)構(gòu)隨氣候變暖而變化的研究提供科學(xué)依據(jù)。
1資料與方法
1.1研究區(qū)概況贛南居贛江上游,位于24°29''''~27°09''''N、113°54''''~116°38''''E。贛南地處武夷山脈、南嶺山脈與羅宵山脈的交匯地帶,屬中亞熱帶的南緣,是典型的亞熱帶丘陵山區(qū)濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),整個(gè)地勢(shì)四周高中部低,南高于北。四周高山環(huán)繞,中部丘陵起伏。贛南的地勢(shì)地貌、特殊的盆地地形地勢(shì)構(gòu)成了贛南氣候特征。該地區(qū)四季分明,光熱充足,降水豐沛,生長(zhǎng)季長(zhǎng),冷暖變化顯著,降水分配不均,既具有發(fā)展大農(nóng)業(yè)的優(yōu)越條件,又存在旱、澇、低溫等對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利的氣候因素。
1.2資料選取在贛南18個(gè)縣市中,筆者選取了海拔較低的贛縣、南康市和海拔稍高的信豐、上猶縣2004~2011年年平均氣溫、年平均總云量、年平均低云量等氣候資料,分析贛南地區(qū)年平均氣溫的變化對(duì)年平均總云量、年平均低云量、云狀結(jié)構(gòu)的影響。由于這4個(gè)縣市整個(gè)地域均具有明顯的南方丘陵山區(qū)的特點(diǎn);沒(méi)有選取四周處在從林高山的其他縣市,是因?yàn)樘幱陂_(kāi)闊地的縣城的氣象站與周邊地形落差大,其記錄的氣象數(shù)據(jù)往往失真,不具代表性(圖1)。
2結(jié)果與分析
2.1氣溫和云量的變化特征分析
2.1.1年平均氣溫變化特征。由圖2可見(jiàn),4個(gè)縣市的年平均氣溫變化曲線(xiàn)大體具有相似的變化特征;2004、2005年均在相對(duì)低位,尤其是2005年的年平均氣溫較低,其中尤以上猶縣的年平均氣溫為最低。這是由于上猶海拔較高,且上猶2/3以上地域是叢林高山,雖然縣城周邊以丘陵為主。2006年,4個(gè)縣市的年平均氣溫開(kāi)始上升,2007年達(dá)到峰值;經(jīng)過(guò)2年的連續(xù)升溫,2008年出現(xiàn)急劇回落,2009年再次急劇上升,這次上升的幅度是最大的一次,上猶超過(guò)了2005、2006年的上升幅度;2010、2011年連續(xù)2年回落,海拔較低的贛縣、南康均未創(chuàng)出2005年的低點(diǎn),海拔較高的信豐、上猶則分別破了2005年的低點(diǎn)0.1、0.2℃。由此可見(jiàn),升溫是一個(gè)螺旋式的變化過(guò)程,連續(xù)升溫后,出現(xiàn)了一個(gè)回落,回落后再上升,再回落,循環(huán)往復(fù)。這種循環(huán)往復(fù)的過(guò)程雖然劇烈但對(duì)地球升溫卻是個(gè)非常緩慢的變化過(guò)程。相對(duì)于幾百年整體升1.0℃,對(duì)人類(lèi)均會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。綜上情況,對(duì)海拔較低的盆地地區(qū),年平均氣溫這種升溫過(guò)程雖緩慢但較明顯;對(duì)海拔較高山地復(fù)雜的地區(qū)年平均氣溫升溫情況則更不明顯,甚至還回落到更低點(diǎn)。不過(guò),需要指出的是,2007年以來(lái),贛南地區(qū)加強(qiáng)植被保護(hù),加上人的生活行為習(xí)慣的改變、現(xiàn)代燃?xì)饩哌M(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù),以及農(nóng)村人口城鎮(zhèn)化速度的加快,所以2009年贛縣、南康年平均氣溫升溫沒(méi)有達(dá)到2007年的高點(diǎn),而海拔較高的的山區(qū)縣信豐、上猶2011年創(chuàng)出了年平均氣溫的低點(diǎn)。但總體來(lái)說(shuō),贛縣、南康是在緩慢升溫,信豐、上猶除2011年年平均氣溫也呈現(xiàn)升溫的緩慢趨勢(shì)。
2.1.2年平均總云量變化特征。由圖2可見(jiàn),贛南4個(gè)縣市的年平均總云量與年平均氣溫總體具有負(fù)相關(guān)的關(guān)系,2005年年平均氣溫處于相對(duì)低點(diǎn),年平均總云量則處于相對(duì)高點(diǎn);2007、2009年年平均氣溫達(dá)到峰值的時(shí)候,年平均總云量處于相對(duì)低點(diǎn)[9];在2009年年平均溫度第2次急升時(shí),年平均總云量幾乎創(chuàng)下了最低點(diǎn),雖然贛縣、南康2009年第2次升溫沒(méi)有創(chuàng)出2007年的年平均氣溫高點(diǎn),說(shuō)明海拔較低地區(qū)的總云量在減少;年平均總云量的曲線(xiàn)不如年平均氣溫曲線(xiàn)那樣變化劇烈,而是比較平滑;年平均總云量在2004~2011年總體呈遞減趨勢(shì),特別是贛縣、南康低海拔盆地縣市這種趨勢(shì)更平緩、更明顯,信豐、上猶更高海拔的山區(qū)縣則波動(dòng)較大。
2.1.3年平均低云量變化特征。圖2顯示,贛南4個(gè)縣市的年平均氣溫對(duì)年平均低云量的影響與年平均氣溫對(duì)年平均總云量的影響具有相似的變化,但對(duì)年平均低云量的影響更大,年平均氣溫與年平均低云量之間的曲線(xiàn)比年平均氣溫與年平均總云量的曲線(xiàn)距離拉得更大;年平均總云量的變化曲線(xiàn)與年平均低云量的變化曲線(xiàn)幾乎是平行運(yùn)行;年平均總云量曲線(xiàn)和年平均低云量曲線(xiàn)在海拔較低的贛縣、南康市兩者在尾部有縮窄趨勢(shì),在海拔較高的山區(qū)縣信豐、上猶則沒(méi)有出現(xiàn)這種情況;年平均低云量也是隨溫度的緩慢升高而出現(xiàn)緩慢減少的狀況。
2.2氣溫變化對(duì)云量和云狀結(jié)構(gòu)的影響
2.2.1氣溫變化對(duì)云量的影響。
2.2.1.1年平均溫度升高,年平均總云量、年平均低云量減少。年平均溫度升高,年平均總云量、年平均低云量呈總體減少態(tài)勢(shì)[10]。贛縣、南康處于海拔較低的盆地,年平均氣溫升高對(duì)2個(gè)縣市的年總云量、年低云量的減少不很劇烈,其波動(dòng)幅度相對(duì)較小。由于盆地人口稠密、交通發(fā)達(dá)、建筑群密集,會(huì)產(chǎn)生亞熱島效應(yīng)[11],氣溫變暖時(shí)會(huì)貯存熱量,氣溫下降時(shí)會(huì)釋放熱量,所以這里的年平均總云量和年平均低云量的變化不很劇烈。信豐、上猶處于海拔較高的山區(qū),年平均氣溫升高對(duì)2個(gè)縣市的年總云量、年低云量的減少較劇烈,其波動(dòng)幅度相對(duì)較大。這是因?yàn)槿鄙贌釐u效應(yīng)[12]貢獻(xiàn)的緣故。此外,年平均溫度2次升高后再出現(xiàn)變化時(shí),對(duì)盆地來(lái)說(shuō),高云量減少的幅度比低云量更大,所以贛縣和南康的年平均總云量和年平均低云量曲線(xiàn)在尾部出現(xiàn)縮窄的現(xiàn)象。
2.2.1.2年平均溫度降低,年平均總云量、年平均低云量總體增多。圖2顯示,贛南4個(gè)縣市的年平均溫度降低,年平均總云量、年平均低云量總體均呈升高態(tài)勢(shì)。2004、2005年贛縣、南康年平均氣溫僅降了0.4和0.2℃,但其年平均總云量和年平均低云量卻創(chuàng)出了最高點(diǎn),特別是上猶創(chuàng)出的年平均低云量創(chuàng)出的上升幅度更為驚人。這是因?yàn)楹0胃叩纳絽^(qū)年平均總云量、年平均低云量受溫度的影響更大,特別是年平均低云量影響更甚[13]。信豐、上猶的年平均總云量、年平均低云量的曲線(xiàn)變化顯然比海拔更低的盆地贛縣、南康市的曲線(xiàn)起伏波動(dòng)更大,這是因?yàn)榕c山區(qū)的水汽充沛有關(guān)。所以年平均氣溫一旦下降,低云量迅速凝結(jié)增厚,達(dá)到高點(diǎn),總云量雖然變化不大,但由于低空云量的增多也帶來(lái)了總云量的增加[13]。2011年年平均總云量、年平均低云量不再與年平均氣溫呈負(fù)相關(guān),而是跟著下降,且近8年來(lái)年平均總云量特別是年平均低云量始終沒(méi)有隨年平均氣溫的升高再回到2003年的低點(diǎn)。這是因?yàn)樵茣r(shí)空分布的特征具有地區(qū)性、季節(jié)性、穩(wěn)定性[7-8],而低云受地形和地表性質(zhì)影響很大,因此有明顯的地方性特點(diǎn)和季節(jié)性,大氣低層的水汽來(lái)源除水平輸送外,垂直輸送也起重要作用,大汽低層的冷卻過(guò)程除系統(tǒng)性上升運(yùn)動(dòng)和波動(dòng)外,還有擾動(dòng)、輻射冷卻等過(guò)程[14],不同的天氣形勢(shì)下,低云的生消變化有不同的表現(xiàn)形式。由于2011年天氣季節(jié)階段性干旱、降水偏少,雖然年平均氣溫下降劇烈,但贛縣、南康、信豐年平均總云量、低云量的變化曲線(xiàn)還是走勢(shì)溫和,這是云時(shí)空分布具有地區(qū)性、季節(jié)性、穩(wěn)定性的特征。上猶是山地縣,有其獨(dú)特的天然植被,2011年年平均總云量、年平均低云量下降趨勢(shì)較劇烈,這與其站所處的觀測(cè)環(huán)境、地形、地勢(shì)有關(guān)。另外,近8年來(lái)年平均總云量、年平均低云量沒(méi)有回到2003年的低點(diǎn),是因?yàn)殡S年平均氣溫升高,云量減少,加上云時(shí)空分布具有地區(qū)性、季節(jié)性、穩(wěn)定性的特征造成[15]。
2.2.1.3年平均氣溫在低位與上一年持平時(shí),年平均總云量、年平均低云量增多。2004和2005年南康市和信豐縣年平均氣溫均處于持平狀態(tài),且均在較低的位置。但2005年年平均總云量、年平均低云量卻迅速走高。其實(shí)不難理解,在適宜的溫度下,云量容易凝聚,由于在同一溫度下長(zhǎng)時(shí)間的休養(yǎng)生息,云量的積累沒(méi)有受到溫度的變化,便迅速增多到一個(gè)新的數(shù)量級(jí)。
2.2.2氣溫變化對(duì)云狀結(jié)構(gòu)的影響。隨著年平均氣溫呈現(xiàn)升高變化,已直接影響到許多云狀的單一、銷(xiāo)聲匿跡,甚至絕跡[16],如高云量、中云量已呈現(xiàn)減少態(tài)勢(shì)[17]。許多過(guò)去年代常見(jiàn)的高、中云狀已經(jīng)沒(méi)在氣象觀測(cè)員的視野內(nèi)出現(xiàn)。
3結(jié)論與討論
(1)氣候變暖對(duì)南方地區(qū)云量和云狀結(jié)構(gòu)正在產(chǎn)生影響。年平均氣溫升高,年平均總云量、年平均低云量呈總體減少趨勢(shì);年平均氣溫降低,年平均總云量、年平均低云量總體呈升高態(tài)勢(shì);年平均氣溫在低位與上一年持平時(shí),年平均總云量、年平均低云量增多。年平均低云量山區(qū)與盆地表現(xiàn)形式各異。
(2)年平均氣溫對(duì)海拔較低的盆地的年平均總云量、年平均低云量影響呈平緩波動(dòng)形態(tài),對(duì)海拔較高的山區(qū)的影響較劇烈。年平均氣溫升高對(duì)高云量的影響更大;年平均氣溫的降低對(duì)年平均低云量的影響更大。
(3)云時(shí)空分布的特征具有地區(qū)性、季節(jié)性、穩(wěn)定性。低云受地形和地表性質(zhì)影響很大,因此有明顯的地方性特點(diǎn)和明顯的季節(jié)性,大氣低層的水汽來(lái)源除水平輸送外,垂直輸送也起著重要作用,大汽低層的冷卻過(guò)程,除系統(tǒng)性上升運(yùn)動(dòng)和波動(dòng)外,還有擾動(dòng)、輻射冷卻等過(guò)程。不同的天氣形勢(shì)下,低云的生消變化有不同的表現(xiàn)形式。
(4)總云量減少年份大多伴隨干旱、高溫,這是氣象學(xué)者需要引起重視的一個(gè)問(wèn)題。從總云量的變化預(yù)示未來(lái)氣候的變化。階段性干旱、旱澇急轉(zhuǎn)、持續(xù)高溫等氣象災(zāi)害天氣事件仍然會(huì)是我們面對(duì)的問(wèn)題。區(qū)域云的運(yùn)動(dòng)方式是全球氣候的風(fēng)向標(biāo),目前南方區(qū)域云的研究成果文獻(xiàn)甚少,而現(xiàn)代化的裝備技術(shù)在運(yùn)作中因人的經(jīng)驗(yàn)水平所限,對(duì)云的探索還存在研究中的困擾,還需進(jìn)一步努力。
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