全球升溫對云量和云狀結(jié)構(gòu)的影響

全球升溫對云量和云狀結(jié)構(gòu)的影響

云是懸浮在大氣中的小水滴或冰晶微粒或兩者混合的可見聚合體，有時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程的產(chǎn)物，而大氣這種物理過程的進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，是動力過程、熱力過程和微物理過程相互作用的結(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志著局部的地方性氣候現(xiàn)象及其未來可能演變的趨勢。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)境和人類社會［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全球氣候產(chǎn)生重大的影響［4］。在全球增溫過程中，云對整個氣候系統(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，研究氣候變暖對區(qū)域云量和結(jié)構(gòu)的影響具有十分重要的實際意義。贛州是我國南方最大的地級市，其所轄18個縣囊括了整個廣袤的贛南地區(qū)。贛南的地形地貌具有典型的南方地域、氣候特征，研究氣候變暖對云量和云狀結(jié)構(gòu)的影響具有以點帶面的作用。筆者通過抽樣選取贛南的贛縣、南康市、上猶、信豐國家氣象站20XX～20XX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云量和云狀結(jié)構(gòu)的影響，以期為我國南方地區(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)濕潤季風氣候區(qū)，整個地勢四周高中部低，南高于北。四周高山環(huán)繞，中部丘陵起伏。贛南的地勢地貌、特殊的盆地地形地勢構(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，生長季長，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20XX～20XX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個縣市整個地域均具有明顯的南方丘陵山區(qū)的特點;沒有選取四周處在從林高山的其他縣市，是因為處于開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。

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，4個縣市的年平均氣溫變化曲線大體具有相似的變化特征;20XX、20XX年均在相對低位，尤其是20XX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。20XX年，4個縣市的年平均氣溫開始上升，20XX年達到峰值;經(jīng)過2年的連續(xù)升溫，20XX年出現(xiàn)急劇回落，20XX年再次急劇上升，這次上升的幅度是最大的一次，上猶超過了20XX、20XX年的上升幅度;20XX、20XX年連續(xù)2年回落，海拔較低的贛縣、南康均未創(chuàng)出20XX年的低點，海拔較高的信豐、上猶則分別破了20XX年的低點0．1、0．2℃。由此可見，升溫是一個螺旋式的變化過程，連續(xù)升溫后，出現(xiàn)了一個回落，回落后再上升，再回落，循環(huán)往復(fù)。這種循環(huán)往復(fù)的過程雖然劇烈但對地球升溫卻是個非常緩慢的變化過程。相對于幾百年整體升1．0℃，對人類均會產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。綜上情況，對海拔較低的盆地地區(qū)，年平均氣溫這種升溫過程雖緩慢但較明顯;對海拔較高山地復(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。不過，需要指出的是，20XX年以來，贛南地區(qū)加強植被保護，加上人的生活行為習慣的改變、現(xiàn)代燃氣具進入千家萬戶，以及農(nóng)村人口城鎮(zhèn)化速度的加快，所以20XX年贛縣、南康年平均氣溫升溫沒有達到20XX年的高點，而海拔較高的的山區(qū)縣信豐、上猶20XX年創(chuàng)出了年平均氣溫的低點。但總體來說，贛縣、南康是在緩慢升溫，信豐、上猶除20XX年年平均氣溫也呈現(xiàn)升溫的緩慢趨勢。

2．1．2年平均總云量變化特征。由圖2可見，贛南4個縣市的年平均總云量與年平均氣溫總體具有負相關(guān)的關(guān)系，20XX年年平均氣溫處于相對低點，年平均總云量則處于相對高點;20XX、20XX年年平均氣溫達到峰值的時候，年平均總云量處于相對低點［9］;在20XX年年平均溫度第2次急升時，年平均總云量幾乎創(chuàng)下了最低點，雖然贛縣、南康20XX年第2次升溫沒有創(chuàng)出20XX年的年平均氣溫高點，說明海拔較低地區(qū)的總云量在減少;年平均總云量的曲線不如年平均氣溫曲線那樣變化劇烈，而是比較平滑;年平均總云量在20XX～20XX年總體呈遞減趨勢，特別是贛縣、南康低海拔盆地縣市這種趨勢更平緩、更明顯，信豐、上猶更高海拔的山區(qū)縣則波動較大。

2．1．3年平均低云量變化特征。圖2顯示，贛南4個縣市的年平均氣溫對年平均低云量的影響與年平均氣溫對年平均總云量的影響具有相似的變化，但對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比年平均氣溫與年平均總云量的曲線距離拉得更大;年平均總云量的變化曲線與年平均低云量的變化曲線幾乎是平行運行;年平均總云量曲線和年平均低云量曲線在海拔較低的贛縣、南康市兩者在尾部有縮窄趨勢，在海拔較高的山區(qū)縣信豐、上猶則沒有出現(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氣溫變化對云量和云狀結(jié)構(gòu)的影響

2．2．1氣溫變化對云量的影響。

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［10］。贛縣、南康處于海拔較低的盆地，年平均氣溫升高對2個縣市的年總云量、年低云量的減少不很劇烈，其波動幅度相對較小。由于盆地人口稠密、交通發(fā)達、建筑群密集，會產(chǎn)生亞熱島效應(yīng)［11］，氣溫變暖時會貯存熱量，氣溫下降時會釋放熱量，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2個縣市的年總云量、年低云量的減少較劇烈，其波動幅度相對較大。這是因為缺少熱島效應(yīng)［12］貢獻的緣故。此外，年平均溫度2次升高后再出現(xiàn)變化時，對盆地來說，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。20XX、20XX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，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。這是因為海拔更高的山區(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變化顯然比海拔更低的盆地贛縣、南康市的曲線起伏波動更大，這是因為與山區(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，達到高點，總云量雖然變化不大，但由于低空云量的增多也帶來了總云量的增加［13］。20XX年年平均總云量、年平均低云量不再與年平均氣溫呈負相關(guān)，而是跟著下降，且近8年來年平均總云量特別是年平均低云量始終沒有隨年平均氣溫的升高再回到20XX年的低點。這是因為云時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和季節(jié)性，大氣低層的水汽除水平輸送外，垂直輸送也起重要作用，大汽低層的冷卻過程除系統(tǒng)性上升運動和波動外，還有擾動、輻射冷卻等過程［14］，不同的天氣形勢下，低云的生消變化有不同的表現(xiàn)形式。由于20XX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、低云量的變化曲線還是走勢溫和，這是云時空分布具有地區(qū)性、季節(jié)性、穩(wěn)定性的特征。上猶是山地縣，有其獨特的天然植被，20XX年年平均總云量、年平均低云量下降趨勢較劇烈，這與其站所處的觀測環(huán)境、地形、地勢有關(guān)。另外，近8年來年平均總云量、年平均低云量沒有回到20XX年的低點，是因為隨年平均氣溫升高，云量減少，加上云時空分布具有地區(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，年平均總云量、年平均低云量增多。20XX和20XX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20XX年年平均總云量、年平均低云量卻迅速走高。其實不難理解，在適宜的溫度下，云量容易凝聚，由于在同一溫度下長時間的休養(yǎng)生息，云量的積累沒有受到溫度的變化，便迅速增多到一個新的數(shù)量級。

2．2．2氣溫變化對云狀結(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、銷聲匿跡，甚至絕跡［16］，如高云量、中云量已呈現(xiàn)減少態(tài)勢［17］。許多過去年代常見的高、中云狀已經(jīng)沒在氣象觀測員的視野內(nèi)出現(xiàn)。

3結(jié)論與討論

氣候變暖對南方地區(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;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;年平均氣溫在低位與上一年持平時，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。

年平均氣溫對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形態(tài)，對海拔較高的山區(qū)的影響較劇烈。年平均氣溫升高對高云量的影響更大;年平均氣溫的降低對年平均低云量的影響更大。

云時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和明顯的季節(jié)性，大氣低層的水汽除水平輸送外，垂直輸送也起著重要作用，大汽低層的冷卻過程，