赣州地区云量变化特征及其与降水的关系

朱凌金，郭鑫宇，曾梵高

1.赣州市赣县区气象局，江西赣县 341100；2.江西省赣州市气象局，江西赣州341000

赣州位于江西省南部，东有武夷山脉，南有九连山脉、大余岭，西有诸广山脉，北有天湖山、大鸟山和灵华山，具有周高中低、南高北低的地理特点。赣南地处中亚热带南缘，属亚热带丘陵山区湿润季风气候区。赣州气候温和，光照适宜，四季分明，春秋短而夏冬长，热量丰富，雨量充沛，酷暑和严寒时间短，无霜期长，春、夏降水相对集中，冬、夏季风盛行。但在全球气候变暖的大背景下，各种极端气候事件和气象灾害及其衍生灾害呈多发、频发态势。赣州是江西省气象灾害发生最频繁的地区之一，不仅灾害种类多、影响范围大、所造成的损失也呈逐年上升的趋势。

云是一种的重要天气现象，是影响气候系统的重要因素；云在地气系统中对调节辐射能量平衡起决定性作用[1]。云和辐射是影响气候系统的重要因素，而云又是气候系统中最不确定的因素。据报道，在全球范围内，云量变化存在显著差异。美国、前苏联、加拿大北部及欧洲大部分地区自20世纪50年代以来云量增加，这与降水增加、温度日较差减少相一致；但在中国、意大利和欧洲中部地区云量却有所减少。

近年来，我国学者对云的气候变化特征开展了深入研究，Kaiser[2]根据中国云量和气温观测资料，发现自20世纪50年代以来白天和夜间云量都呈减少趋势。曾昭美等[3]根据近40年中国云量对比日照时数资料，发现云量在下降的同时，日照时数也在持续下降。陈楠等[4]指出，宁夏的总云量和低云量都在减少，其中低云量减少显著。刘洪利等[5]利用国际卫星云气候计划（ISCCP）的D2资料和地面观测站的云量资料，对比分析发现我国华北和南海北部的总云量在减少，四川盆地、长江三角洲等地区低云量异常减少，而天山、帕米尔高原、柴达木盆地及横断山脉等地区的低云量则在增加。吴伟等[6]研究发现我国35°N以北地区东部总云量、低云量呈明显减少趋势，而西北区西部略有增加；低云量与降水量呈较显著的正相关，是降水的主要影响因素。

在全球变暖背景下，云量变化在中国各地区存在明显差异，初步揭示了云量的演变特征及其与气溶胶的关系，以及气溶胶对温、降水的影响。赣州地处南岭山脉以北、武夷山脉之西、罗霄山脉之东，是热带气候向亚热带气候过渡的地带，具有独特的气候特点。而目前对赣州地区云量气候变化特征的研究较少，利用赣州17个县气象站的云量资料，对赣州地区云量的季节、年际变化及其与降水量的关系进行分析，为更好地利用空中水资源，高效开展人工增雨业务服务提供科学依据。

1 研究区概况

赣州市位于江西省南部，地理范 围 为（24°29′ ~27°09′ N，113°54′ ~116°38′ E）（图1）。赣州境内以丘陵为主，年平均气温在18.4℃~19.8℃之间，年降水量1 580 mm左右，年日照时数为1 620 h左右。无霜期长，四季分明，气候温和，热量丰富，降水充沛，但伏秋季易旱，暴雨、干旱、低温雨雪冰冻、大风和冰雹等气象灾害时有发生，属典型亚热带湿润季风气候。

图1 研究区气象站分布

2 资料与方法

云量资料来自赣州市17个县气象站1961—2011年逐日总云量、低云量观测资料。

利用赣州市17个县气象站历年逐日总云量、低云量观测资料的平均值，对赣州总云量和低云量的年际变化和季节变化特征进行分析，采用一元回归方法分析总云量、低云量随时间变化的气候倾向率；采用相关分析方法，对赣州地区的总云量、低云量分别与年降水量和不同季节降水量进行相关分析。

所用日云量为08:00、14:00、20:00共3次观测的平均值，平均云量为17个县气象站的平均，并划分3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季、12月—翌年2月为冬季，将季节内相加再取平均作为季平均。

3 结果与分析

3.1 云量的年际变化

图2是赣州云量的年际变化趋势，从图2可以看出，总云量的年际变化较小，大部分年份都在平均值附近徘徊，且振幅不大。低云量的年际变化较大，且有明显的增加趋势，其增加趋势率为0.26成/10年（R2=0.7155，P＜0.001），年平均低云量约占年平均总云量的73%。

图2 1961—2011年赣州地区年平均总云量、低云量变化

3.2 云量的季节变化

赣州地区不同季节总云量、低云量分布有明显的差异（表1）。季平均总云量春季最多，夏季次之，秋季最少；季平均低云量则是春季最多，冬季次之，秋季最少。

表1 赣州地区四季、年平均云量

各季季平均云量年际变化也有较大的差异，除春季总云量的年际变化较小外，夏季、秋季和冬季总云量的年际变化都较大，但各季总云量的趋势变化不明显。从图3可知，各季低云量的年际变化差异较大，但随时间变化均呈增加趋势，春、夏、秋、冬季的增加趋势率分别为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）。可见冬季低云量随时间增加速度最快，尤其是20世纪80年代后最为明显。

图3 1961—2011年赣州地区四季总云量、低云量变化

3.3 云量与降水量的相关分析

3.3.1 总云量相关分析表明：年平均总云量与年总降水量存在显著的正相关，年平均总云量增加1成，年总降水量将增加53.3 mm（R2=0.7052，P＜0.001)。四季总云量与降水量均呈正的相关关系，各季总云量对降水量影响最显著的是春季，春季总云量增加一成，季总降水量将增加86 mm（R2=0.6377，P＜0.001)；而夏季、秋季、冬季总云量增加10%时，其降水量分别 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 低云量相关分析表明，低云量与降水量也有明显的正相关，但相关的显著性不如总云量（表2）。年平均低云量增加10%，年总降水量将增加232 mm（R=0.4518，P＜0.001)。 四季低云量与降水量也呈正相关，各季中低云量与降水量相关最显著的是秋季，其次是冬季、夏季和春季。春、夏、秋、冬季低云量增加10%时，季降水量则分别增加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 赣州地区总、低云量与降水量的相关系数

4 结论与讨论

通过对赣州地区总云量、低云量年际与季节变化特征及其降水量与云量相关特征的分析，可以得出如下几点结论。

（1）赣州地区总云量没有明显的变化趋势；低云量年际变化较大，但与国内其他地区低云变化趋势不同[7-10]，赣州低云量呈明显的增加趋势，其增加趋势率为0.26成/10年。

（2）赣州地区四季云量以春季云量最多，秋季云量最少；各季总云量的变化趋势不明显，但各季低云量随时间均呈明显的增加趋势。尤其是冬季低云量随时间增加速度最快，增加速率为0.34成/10年。

（3）赣州地区年平均总云量与年总降水量存在显著的正相关，年平均总云量增加10%，年总降水量将增加53.3 mm；四季总云量与降水量也呈正相关关系，各季总云量对降水量影响最显著的是春季。

（4）赣州地区低云量与降水量也呈明显的正相关关系，但相关显著性不如总云量，年平均低云量增加10%，年总降水量将增加232 mm；四季低云量与降水量为正相关关系，各季低云量对降水量影响最显著的则是秋季。

国内学者研究表明[11-12]，作为云的重要参数之一，云量参数的任何变化都可能对全球气候产生重大影响。它在地球气候系统的辐射能量收支和水分循环过程中具有重要的作用，直接影响着地气系统的辐射平衡、热量平衡和温湿分布，并对地气系统的能量交换和水循环交换起调控作用。同时，云也是气候系统的内部参数，参与多种正、负反馈过程，致使云和气候的关系变得异常复杂。云的宏观和微观物理特性在空间和时间上的差异很大，研究云的微物理特征，不仅有助于对全球气候变化的研究，而且对认识人类活动对环境造成的影响也十分重要。此处采用的资料只考虑了总云量和低云量，没有考虑高云量和中云量的变化特征。因此, 今后还需要结合其他云量资料进一步分析赣州地区云的变化特征和趋势。另外，关于云量与降水量相互影响的机理以及云量变化的原因等问题还有待进一步研究。