全球升温对云量和云状结构的影响

全球升温对云量和云状结构的影响

云是悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒或两者混合的可见聚合体，有时也包含一些较大的雨滴、冰或雪粒，其底部不接触地面。云的形成［1］、发展和消亡是大气特定物理过程的产物，而大气这种物理过程的进行则在一定程度上反映了大气状态的变化，预示着未来天气的变化。影响云量变化的因素很多。云的形成、演变非常复杂，是动力过程、热力过程和微物理过程相互作用的结果。云是不断变化的，这种变化与天气系统密切相关，不同季节云状特征的特殊性标志着局部的地方性气候现象及其未来可能演变的趋势。云的变化指示着天气系统的路径［2］。全球变暖正以多种复杂方式影响着天气系统，其中云也以它自身的形式发生变化，影响着地球环境和人类社会［3］。气候的变暖正引起云结构的调整，影响云量分布、云层存在高度和云状演变，即云的微物理特征正随着天气变暖在发生微妙的变化。云量的任何变化均可对全球气候产生重大的影响［4］。在全球增温过程中，云对整个气候系统起关键作用［5］。云是气候敏感性最大的不确定源，是天气气候中最重要最活跃的因子之一［6］。云时空分布的特征具有地区性、季节性、稳定性［7－8］。因此，研究气候变暖对区域云量和结构的影响具有十分重要的实际意义。赣州是我国南方最大的地级市，其所辖18个县囊括了整个广袤的赣南地区。赣南的地形地貌具有典型的南方地域、气候特征，研究气候变暖对云量和云状结构的影响具有以点带面的作用。笔者通过抽样选取赣南的赣县、南康市、上犹、信丰国家气象站20XX～20XX年气温、云量等气候资料，分析赣南地区年平均气温的变化对云量和云状结构的影响，以期为我国南方地区云量和云状结构随气候变暖而变化的研究提供科学依据。

1资料与方法

1．1研究区概况赣南居赣江上游，位于24°29’’’’～27°09’’’’N、113°54’’’’～116°38’’’’E。赣南地处武夷山脉、南岭山脉与罗宵山脉的交汇地带，属中亚热带的南缘，是典型的亚热带丘陵山区湿润季风气候区，整个地势四周高中部低，南高于北。四周高山环绕，中部丘陵起伏。赣南的地势地貌、特殊的盆地地形地势构成了赣南气候特征。该地区四季分明，光热充足，降水丰沛，生长季长，冷暖变化显著，降水分配不均，既具有发展大农业的优越条件，又存在旱、涝、低温等对农业生产不利的气候因素。

1．2资料选取在赣南18个县市中，笔者选取了海拔较低的赣县、南康市和海拔稍高的信丰、上犹县20XX～20XX年年平均气温、年平均总云量、年平均低云量等气候资料，分析赣南地区年平均气温的变化对年平均总云量、年平均低云量、云状结构的影响。由于这4个县市整个地域均具有明显的南方丘陵山区的特点;没有选取四周处在从林高山的其他县市，是因为处于开阔地的县城的气象站与周边地形落差大，其记录的气象数据往往失真，不具代表性。

2结果与分析

2．1气温和云量的变化特征分析

2．1．1年平均气温变化特征。由图2可见，4个县市的年平均气温变化曲线大体具有相似的变化特征;20XX、20XX年均在相对低位，尤其是20XX年的年平均气温较低，其中尤以上犹县的年平均气温为最低。这是由于上犹海拔较高，且上犹2/3以上地域是丛林高山，虽然县城周边以丘陵为主。20XX年，4个县市的年平均气温开始上升，20XX年达到峰值;经过2年的连续升温，20XX年出现急剧回落，20XX年再次急剧上升，这次上升的幅度是最大的一次，上犹超过了20XX、20XX年的上升幅度;20XX、20XX年连续2年回落，海拔较低的赣县、南康均未创出20XX年的低点，海拔较高的信丰、上犹则分别破了20XX年的低点0．1、0．2℃。由此可见，升温是一个螺旋式的变化过程，连续升温后，出现了一个回落，回落后再上升，再回落，循环往复。这种循环往复的过程虽然剧烈但对地球升温却是个非常缓慢的变化过程。相对于几百年整体升1．0℃，对人类均会产生灾难性的影响。综上情况，对海拔较低的盆地地区，年平均气温这种升温过程虽缓慢但较明显;对海拔较高山地复杂的地区年平均气温升温情况则更不明显，甚至还回落到更低点。不过，需要指出的是，20XX年以来，赣南地区加强植被保护，加上人的生活行为习惯的改变、现代燃气具进入千家万户，以及农村人口城镇化速度的加快，所以20XX年赣县、南康年平均气温升温没有达到20XX年的高点，而海拔较高的的山区县信丰、上犹20XX年创出了年平均气温的低点。但总体来说，赣县、南康是在缓慢升温，信丰、上犹除20XX年年平均气温也呈现升温的缓慢趋势。

2．1．2年平均总云量变化特征。由图2可见，赣南4个县市的年平均总云量与年平均气温总体具有负相关的关系，20XX年年平均气温处于相对低点，年平均总云量则处于相对高点;20XX、20XX年年平均气温达到峰值的时候，年平均总云量处于相对低点［9］;在20XX年年平均温度第2次急升时，年平均总云量几乎创下了最低点，虽然赣县、南康20XX年第2次升温没有创出20XX年的年平均气温高点，说明海拔较低地区的总云量在减少;年平均总云量的曲线不如年平均气温曲线那样变化剧烈，而是比较平滑;年平均总云量在20XX～20XX年总体呈递减趋势，特别是赣县、南康低海拔盆地县市这种趋势更平缓、更明显，信丰、上犹更高海拔的山区县则波动较大。

2．1．3年平均低云量变化特征。图2显示，赣南4个县市的年平均气温对年平均低云量的影响与年平均气温对年平均总云量的影响具有相似的变化，但对年平均低云量的影响更大，年平均气温与年平均低云量之间的曲线比年平均气温与年平均总云量的曲线距离拉得更大;年平均总云量的变化曲线与年平均低云量的变化曲线几乎是平行运行;年平均总云量曲线和年平均低云量曲线在海拔较低的赣县、南康市两者在尾部有缩窄趋势，在海拔较高的山区县信丰、上犹则没有出现这种情况;年平均低云量也是随温度的缓慢升高而出现缓慢减少的状况。

2．2气温变化对云量和云状结构的影响

2．2．1气温变化对云量的影响。

2．2．1．1年平均温度升高，年平均总云量、年平均低云量减少。年平均温度升高，年平均总云量、年平均低云量呈总体减少态势［10］。赣县、南康处于海拔较低的盆地，年平均气温升高对2个县市的年总云量、年低云量的减少不很剧烈，其波动幅度相对较小。由于盆地人口稠密、交通发达、建筑群密集，会产生亚热岛效应［11］，气温变暖时会贮存热量，气温下降时会释放热量，所以这里的年平均总云量和年平均低云量的变化不很剧烈。信丰、上犹处于海拔较高的山区，年平均气温升高对2个县市的年总云量、年低云量的减少较剧烈，其波动幅度相对较大。这是因为缺少热岛效应［12］贡献的缘故。此外，年平均温度2次升高后再出现变化时，对盆地来说，高云量减少的幅度比低云量更大，所以赣县和南康的年平均总云量和年平均低云量曲线在尾部出现缩窄的现象。

2．2．1．2年平均温度降低，年平均总云量、年平均低云量总体增多。图2显示，赣南4个县市的年平均温度降低，年平均总云量、年平均低云量总体均呈升高态势。20XX、20XX年赣县、南康年平均气温仅降了0．4和0．2℃，但其年平均总云量和年平均低云量却创出了最高点，特别是上犹创出的年平均低云量创出的上升幅度更为惊人。这是因为海拔更高的山区年平均总云量、年平均低云量受温度的影响更大，特别是年平均低云量影响更甚［13］。信丰、上犹的年平均总云量、年平均低云量的曲线变化显然比海拔更低的盆地赣县、南康市的曲线起伏波动更大，这是因为与山区的水汽充沛有关。所以年平均气温一旦下降，低云量迅速凝结增厚，达到高点，总云量虽然变化不大，但由于低空云量的增多也带来了总云量的增加［13］。20XX年年平均总云量、年平均低云量不再与年平均气温呈负相关，而是跟着下降，且近8年来年平均总云量特别是年平均低云量始终没有随年平均气温的升高再回到20XX年的低点。这是因为云时空分布的特征具有地区性、季节性、稳定性［7－8］，而低云受地形和地表性质影响很大，因此有明显的地方性特点和季节性，大气低层的水汽除水平输送外，垂直输送也起重要作用，大汽低层的冷却过程除系统性上升运动和波动外，还有扰动、辐射冷却等过程［14］，不同的天气形势下，低云的生消变化有不同的表现形式。由于20XX年天气季节阶段性干旱、降水偏少，虽然年平均气温下降剧烈，但赣县、南康、信丰年平均总云量、低云量的变化曲线还是走势温和，这是云时空分布具有地区性、季节性、稳定性的特征。上犹是山地县，有其独特的天然植被，20XX年年平均总云量、年平均低云量下降趋势较剧烈，这与其站所处的观测环境、地形、地势有关。另外，近8年来年平均总云量、年平均低云量没有回到20XX年的低点，是因为随年平均气温升高，云量减少，加上云时空分布具有地区性、季节性、稳定性的特征造成［15］。

2．2．1．3年平均气温在低位与上一年持平时，年平均总云量、年平均低云量增多。20XX和20XX年南康市和信丰县年平均气温均处于持平状态，且均在较低的位置。但20XX年年平均总云量、年平均低云量却迅速走高。其实不难理解，在适宜的温度下，云量容易凝聚，由于在同一温度下长时间的休养生息，云量的积累没有受到温度的变化，便迅速增多到一个新的数量级。

2．2．2气温变化对云状结构的影响。随着年平均气温呈现升高变化，已直接影响到许多云状的单一、销声匿迹，甚至绝迹［16］，如高云量、中云量已呈现减少态势［17］。许多过去年代常见的高、中云状已经没在气象观测员的视野内出现。

3结论与讨论

气候变暖对南方地区云量和云状结构正在产生影响。年平均气温升高，年平均总云量、年平均低云量呈总体减少趋势;年平均气温降低，年平均总云量、年平均低云量总体呈升高态势;年平均气温在低位与上一年持平时，年平均总云量、年平均低云量增多。年平均低云量山区与盆地表现形式各异。

年平均气温对海拔较低的盆地的年平均总云量、年平均低云量影响呈平缓波动形态，对海拔较高的山区的影响较剧烈。年平均气温升高对高云量的影响更大;年平均气温的降低对年平均低云量的影响更大。

云时空分布的特征具有地区性、季节性、稳定性。低云受地形和地表性质影响很大，因此有明显的地方性特点和明显的季节性，大气低层的水汽除水平输送外，垂直输送也起着重要作用，大汽低层的冷却过程，