丹霞山云海氣象特征分析及其預(yù)報(bào)初探

付炳秀 賴燕冰 王文星

摘 要：本文利用氣象常規(guī)資料，對(duì)FY-2E云分類(lèi)資料進(jìn)行辨識(shí)處理，得到丹霞山云海資料，再對(duì)丹霞山云海的時(shí)空特征及其與氣象因子關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)丹霞山云海日數(shù)年變化成上升趨勢(shì)，云海主要出現(xiàn)在冬季和春季，其次是秋季，夏季最少;1—5月和11—12月的云海平均日數(shù)最多，6—9月的云海平均日數(shù)較少。通過(guò)對(duì)降水、相對(duì)濕度、風(fēng)速、平均氣溫日較差4個(gè)要素的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，在有降水出現(xiàn)、相對(duì)濕度較大、風(fēng)速較小，平均氣溫日較差高于0℃的條件下，丹霞山可觀賞性云海出現(xiàn)的概率較大。另外，本文還對(duì)丹霞山云海預(yù)報(bào)進(jìn)行初步探究得出云海概率預(yù)報(bào)方程，但由于受資料辨識(shí)誤差所限，還需要在后期的云海預(yù)報(bào)服務(wù)中通過(guò)不斷的訂正來(lái)提高準(zhǔn)確率。

關(guān)鍵詞：FY-2E;云分類(lèi);云海;丹霞山

中圖分類(lèi)號(hào)：S161

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190815057

引言

丹霞山風(fēng)景名勝區(qū)位于韶關(guān)市仁化縣境內(nèi)，景區(qū)面積292km2，是廣東省面積最大、以丹霞地貌景觀為主的世界地質(zhì)公園和世界自然遺產(chǎn)地，其旅游資源具有很大的價(jià)值。丹霞山作為廣東省內(nèi)為數(shù)不多的國(guó)家5A級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)，游客量逐年穩(wěn)步增長(zhǎng)，達(dá)300萬(wàn)人次/年以上，對(duì)旅游氣象服務(wù)的需求越來(lái)越大。

由于受觀測(cè)資料所限，國(guó)內(nèi)外對(duì)云海的研究并不多。Shan Q等[1]對(duì)雁蕩山云海的時(shí)空變化及其與氣象要素的關(guān)系進(jìn)行了研究工作，單權(quán)等[2]利用地面觀測(cè)氣象要素資料分析了雁蕩山云海時(shí)空變化特征以及云海與氣象因子的關(guān)系，吳有訓(xùn)[3]等利用黃山氣象站地面氣象觀測(cè)資料分析了黃山云海天氣氣候，童永強(qiáng)[4]就百山祖云海的形成以及氣候變化作出了簡(jiǎn)單的分析，他們的研究工作均使用了景區(qū)內(nèi)觀測(cè)站的云資料，結(jié)果一致表明，云海與降水、風(fēng)等氣象因子關(guān)系密切。

云海作為一種山體景觀特有的旅游氣候資源，是丹霞山諸多景觀中的一絕，由于最近的仁化國(guó)家觀測(cè)站并不在丹霞山范圍內(nèi)，受云觀測(cè)資料所限，目前并沒(méi)有丹霞山云海與氣象因素方面的研究分析工作，本文利用氣象常規(guī)資料和衛(wèi)星資料，對(duì)丹霞山云海的時(shí)空特征及其與氣象因子關(guān)系進(jìn)行分析，為丹霞山氣候資源的合理開(kāi)發(fā)利用提供決策依據(jù)，為探索丹霞山景區(qū)特色氣象服務(wù)方面的工作提供借鑒，為地方政府加快以丹霞山為龍頭的全域旅游發(fā)展工作添加助力。

1 資料及來(lái)源

1.1 衛(wèi)星FY-2E云分類(lèi)資料

喬舒婷、吳有訓(xùn)[5，6]等人在云海方面的研究中提到，云海出現(xiàn)時(shí)的云狀以層積云出現(xiàn)的頻次最多，胡禹賢[7]等在《風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星云分類(lèi)產(chǎn)品與信息數(shù)字化云分類(lèi)對(duì)比》中提到，通過(guò)風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的云檢測(cè)方法能較好的判別層積云，而楊牧田等[8]在《利用黃山地區(qū)地基觀測(cè)對(duì)FY-2E云分類(lèi)的檢驗(yàn)和驗(yàn)證》中也提到，在FY-2E云分類(lèi)有云的5種衛(wèi)星產(chǎn)品中，風(fēng)云衛(wèi)星對(duì)層積云/高級(jí)云的識(shí)別能力最強(qiáng)。因此，本文采用中國(guó)氣象局氣象數(shù)據(jù)中心提供的2012—2016年衛(wèi)星FY-2E逐小時(shí)全圓盤(pán)標(biāo)稱(chēng)云分類(lèi)資料。

FY-2E的云分類(lèi)數(shù)據(jù)將層積云和高積云歸為一類(lèi)，而丹霞山景區(qū)海拔最高的地方僅達(dá)408m，存在有低云完全高于丹霞山山頂?shù)那闆r。因此，根據(jù)云和霧僅距地高度不同這一特點(diǎn)，本文采用了仁化國(guó)家觀測(cè)站的霧資料，根據(jù)丹霞山旅游景區(qū)的特性，設(shè)定有霧時(shí)，F(xiàn)Y-2E云分類(lèi)資料中的層積云或高積云1類(lèi)全作層積云的處理規(guī)則，對(duì)FY-2E云分類(lèi)資料中的層積云、高積云進(jìn)行辨識(shí)處理，得到丹霞山低云面積百分比資料。

本文將衛(wèi)星資料判識(shí)出來(lái)的丹霞山低云面積百分比大于0%的日子定義為云海日，由于云海面積高于或等于50%時(shí)，云海的觀賞性最好，故本文將低云面積百分比高于或等于50%的日子定義為可觀賞性云海日。

1.2 常規(guī)氣象資料

丹霞山景區(qū)內(nèi)周邊最近的國(guó)家氣象觀測(cè)站為仁化國(guó)家氣象觀測(cè)站。本文采用了2012—2016年丹霞山風(fēng)景管理區(qū)自動(dòng)站和仁化國(guó)家氣象觀測(cè)站的常規(guī)氣象資料。

2 丹霞山云海的時(shí)空變化特征

2.1 云海日的年變化

采用線性趨勢(shì)分析、多項(xiàng)式擬合方法分析丹霞山云海日的年變化，結(jié)果表明，丹霞山年均云海日數(shù)為17d，最多年份50d（2016年），最少年份6d（2013年）。2012—2016年，丹霞山云海日數(shù)成上升趨勢(shì)，上升速率為8.2d/a，2012—2015年期間的變化趨勢(shì)較為平緩，2016年較2015年多了40d，上升趨勢(shì)最為明顯。

根據(jù)中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司2016年2月下發(fā)的《地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定》（2016版）文件[9]規(guī)定，自2016年3月1日開(kāi)始，仁化國(guó)家氣象觀測(cè)站實(shí)現(xiàn)了對(duì)霧的自動(dòng)觀測(cè)判識(shí)。觀測(cè)技術(shù)的提高，使得2016年云海觀測(cè)記錄更為完整，因此在2012—2016年期間，2016年丹霞山云海日數(shù)較上1a上升速度最為明顯。

2.2 云海日的季節(jié)變化

從丹霞山云海各季云海平均日數(shù)分布表可知，丹霞山云海主要出現(xiàn)在冬季和春季，其次是秋季，夏季最少。冬季（12月—次年2月）的云海平均日數(shù)為7.6d，可觀賞性云海平均日數(shù)為6.2d;春季（3—5月）的云海平均日數(shù)分別為7.0d，可觀賞性云海平均日數(shù)為6.6d;秋季（9—11月）的云海平均日為1.8d，可觀賞性云海平均日數(shù)為1.4d;夏季（6—8月）的云海平均日數(shù)為0.6d，可觀賞性云海平均日數(shù)為0.6d。

可觀賞性云海日占所有云海日的87.06%，可觀賞性云海日數(shù)則春季最多，冬季次之，秋季和夏季緊隨其后。4個(gè)季節(jié)中，春季可觀賞性云海日數(shù)占云海平均日數(shù)的94.29%，冬季為81.58%，秋季為77.78%，夏季為100%。春夏季出現(xiàn)大面積云海的概率較高，冬季和秋季相對(duì)較低。

2.3 云海日的月變化

從丹霞山各月云海平均日數(shù)分布圖可見(jiàn)，1—5月和11—12月的云海平均日數(shù)最多，6—9月的云海平均日數(shù)較少。云海平均日最多的月份可達(dá)到3.4d（3月），最少的月份只有0.0d（7月）。可觀賞性云海占云海平均日數(shù)百分比最高的是4月、6月、8月和9月，占比高達(dá)100%，最低的是10月，占比為67%。1a中可觀賞性云海占云海平均日數(shù)百分比高于70.00%的共有10個(gè)月。