黄河上游玛曲地区1971—2010年云量的变化特征

吉哲君，王丽娜，李国军，宁和平

（甘肃省甘南藏族自治州气象局，甘肃 合作 747000）

黄河上游玛曲地区1971—2010年云量的变化特征

吉哲君，王丽娜，李国军，宁和平

（甘肃省甘南藏族自治州气象局，甘肃 合作 747000）

利用玛曲国家基本气象观测站1971—2010年的总云量、低云量等观测数据，用线性趋势分析、小波分析等方法对玛曲地区近40 a总云量、低云量的月、季、年际、年代际变化和周期性变化特征进行分析。研究表明，近40 a来，平均总云量距平在-0.1%～0.1%之间，保持了很好的稳定性，平均低云量以4.0%/10 a的速率递增；春、夏、秋季低云量呈现出不同程度的增多趋势，夏季增加趋势非常明显达7.3%/10 a。平均总云量周期变化不明显，平均低云量有明显的6～7 a的周期。玛曲地区在总云量保持稳定的情况下低云量不断增多，夏季低云量的增多趋势非常明显，且积雨云的增多是主要特征，是对玛曲草原气候变化的一种响应机制，反映出在气候变暖的大背景下，玛曲草原对流性天气活动频繁。

玛曲地区；云量；变化趋势；气候变化；响应

云是调节辐射平衡和水汽循环的重要因子，其形成与特性是地表与大气各种动力、热力过程共同作用的结果，在地气系统中有重要地位[1]。云的生成和变化，不仅受全球气候变化的影响，同时也与其他气候因子的变化息息相关。因此，了解云的分布与变化，将有助于对气候变化的认识更深入。云量，是指云遮蔽天空视野的成数，云量观测包括总云量、低云量。总云量是指观测时天空被所有的云遮蔽的总成数，低云量是指天空被低云族的云所遮蔽的成数。

近20 a来随着气候变化及卫星遥感技术研究的开展，许多学者从不同角度对云量变化进行了大量的研究。丁守国等[2]利用ISCCP月平均云气候资料集的总云量资料，采用趋势分析法得到近20 a来全球总云量的变化趋势，并分析了云量变化的可能原因；陈楠等[3]分析了近40 a宁夏年平均气温波动与云量的关系，表明不同区域和不同季节总云量和低云量与气温降水量的相关系数有明显差异；陈少勇等[4-5]分析了40 a来祁连山区低云量与气温变化及大气环流的关系，指出云量变化与气温变化存在一定的对应关系，并对影响云量的因子进行了分析；赵红岩等[6]对甘肃省1961—1995年平均总云量资料进行了分析研究，发现年平均总云量变化趋势是在波动中逐渐减少，云量变化具有7 a周期。平均总云量变化在空间上具有很好的一致性；姚小英等[7]对天水市近60 a来云量变化特征进行了研究，并分析了与其他气候因子的关系；赵勇等[8]利用天山地区24站云量的逐日资料，分析天山地区云量的时空变化特征及其与降水的关系；陶林科等[9]利用宁夏全区25个气象站观测到的层状云，结合天气形势、降水实况进行了综合分析。云量的研究正在逐步深入。

玛曲县位于甘肃省甘南藏族自治州西南部，地处青藏高原东端，甘、青、川三省结合部，九曲黄河之首曲，东北与本省碌曲县相连，东南与四川省阿坝藏族羌族自治州的若尔盖县、阿坝县为邻，西南、西北与青海省久治县、甘德县、玛沁县毗邻，北接青海省河南蒙古族自治县。玛曲县是甘南藏族自治州主要牧区之一，也是黄河上游重要的水源补给区[10]。云的致雨及变化规律不但对当地降水影响较大，也关系其它气候因子的变化及对未来空中云水资源的利用，有比较重大的现实意义[11]。本文通过对玛曲地区近40 a云量的变化特征分析，以期为黄河上游重要水源补给区气候变化和玛曲地区空中云水资源利用提供参考。

1 研究资料与方法

本文利用玛曲县国家基本气象观测站1971—2010年逐日总云量、低云量、气温、降水、蒸发量、雷暴资料，选取总、低云量为研究对象，建立了40 a平均总、低云量资料序列，并以3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，当年12月和次年1—2月为冬季，求其月、季节平均值和年距平值，分析其在不同月、季节、年和年代的变化特征，并采用最小二乘估计对近40 a玛曲平均总、低云量变化趋势进行线性倾向分析，然后用Morlet小波[12]分析不同时段的变化周期，最后采用相关系数法分析了夏季低云量的变化与其他气候因子的关系。

2 分析与结果

2.1 玛曲地区云量的年变化特征

玛曲地区平均总云量和低云量具有明显的年变化特征。总、低云量随月份均呈比较明显的二次函数变化（图1），总云量年变化的拟合二次方程为：C= 3.222 7+1.484 1X-0.125X2（C：月平均总云量；X：月份；R2=0.917；P<0.001）；低云量年变化的拟合二次方程为：C1=-1.675 0+1.936 9X-0.146 3X2（C1：月平均低云量；X：月份；R2=0.914；P<0.001）。6月为平均总云量和低云量最多月，12月为最少月，5月为总云量次多月，7月为低云量次多月。

图1 玛曲各月平均总、低云量的变化趋势

图2 1971—2010年玛曲云量的季节变化

总、低云量在各个季节差异较大（图2），冬季总云量较少，低云量占总云量的49.9%，夏季以低云量为主，占总云量的68.7%，春、秋季高云与低云的量级分布基本相当，低云量分别占总云量的45%和53.8%。1951—2010年逐年各季节平均总云量和年平均总云量的变化基本一致，比较稳定。除冬季外，1971—2010年其他各季节的低云量都随时间呈增加之势，其中夏季低云量随时间线性增加趋势最大，为0.73成/10 a（R2=0.713；P<0.001），其次为秋季和春季，线性增加趋势分别为0.49成/10 a（R2=0.494；P<0.001）和0.38成/10 a（R2=0.417；P<0.001）。

2.2 玛曲地区云量的年际变化特征

玛曲地区1971—2010年平均总云量和平均低云量的距平变化分析结果显示（图3），1971年以来，年平均总云量变化不大，平均为61%，稳定性较好，而年平均低云量变化较大，呈明显的线性增加趋势，其气候倾向率为0.4%/10 a（R=0.813；P<0.001）。低云量平均占总云量的50.3%。

近40 a来，平均总云量稳定性较好（图3a），其主要特征为：总云量在平均值上下波动较小，其中1971—1976年和1988—1996年以正距平为主，1977—1987年和1997—2004年以负距平为主。平均低云量在1971—1985年以负距平为主，之后为连续的正距平，1978—1988年和2002—2009年这两个阶段增多趋势最为显著（图3b）。

图3 1971—2010年平均总云量（a）、低云量（b）的距平变化趋势

2.3 玛曲地区云量的年代际变化

玛曲地区年平均总、低云量的年代际变化分析结果（表1）显示，1971年来，平均总云量距平均在-0.1%～0.1%之间，保持了很好的稳定性。而平均低云量在1971—1980年为负距平，1981年之后均为正距平。20世纪70年代平均低云量最少，较多年平均值偏低0.816%，80年代较多年平均值偏高0.12%，比70年代上升0.936%，增幅非常明显，90年代比80年代略有上升，升幅为0.09%，2001—2010年达到最多，比20世纪90年代上升0.27%，较常年平均偏高0.48%，增幅较明显，到2009年达最高值。

表1 1971—2010年玛曲地区各年代平均总、低云量距平

2.4 玛曲地区云量变化的时间序列周期

应用小波分析法对1971—2010年玛曲年平均总云量，年平均低云量分别进行分析，年平均总云量的周期表现不明显，而年平均低云量呈现出一定的周期变化（图4）。从图4可见，在5～10 a尺度上，平均低云量周期震荡明显，表现出了多个高低值交替震荡，其周期的变化主要特征表现在1975—1985年和1999—2008年，6～7 a周期非常明显。

图4 1971—2010年玛曲年平均低云量的Morlet小波分析

2.5 云量变化的原因及影响因子分析

2.5.1 环流年际变化对玛曲云量的影响

张强[13]通过对环流的年际变化研究，指出20世纪80、90年代冬季西风环流和南风强于60、70年代，夏季出现南风异常。王宝鉴等[14]通过对西北地区水汽的变化研究，指出低层南风的增强有利于南海及孟加拉湾的水汽向北输送，有利于西北地区致雨。因此，玛曲地区低云量的持续逐年增多，可以看作是对环流年际变化的一种响应。

2.5.2 玛曲地区夏季低云量的变化与其他气候因子的关系

为深入分析玛曲地区低云量变化的主要影响因子，应用相关分析法计算了玛曲地区夏季平均低云量与夏季平均气温、夏季降水日数、夏季蒸发量和夏季雷暴日数的相关系数（表2），从表中可以看出，玛曲地区夏季平均低云量与夏季平均气温、降水日数、蒸发量和雷暴日数呈现出明显的正相关。可见随着气候变暖，玛曲地区地表温度的逐年升高[15]，蒸发量的逐年增多[16]，特别是夏季蒸发量的增大对玛曲地区上空形成对流性积雨云提供了好的水汽条件，导致玛曲出现雷暴等对流性天气的频率增加。玛曲地区低云量的逐年增多，特别是夏秋季增多趋势更为明显，其实也是对气候变暖的一种响应。

表2 玛曲夏季低云量与气候因子的相关系数

3 结论

（1）甘南玛曲地区平均总云量和平均低云量年内呈明显的二次函数变化特征，6月为平均总云量和低云量最多月，12月为最少月。

（2）近40 a来，玛曲地区平均总云量稳定性较好，平均低云量以4.0%/10 a的速率递增，除冬季外，各季节低云量呈现出不同程度的增多趋势，尤其是夏季增加趋势非常明显，达7.3%/10 a，其次是秋季和春季，分别以0.49成/10 a和0.38成/10 a的速率增加。

（3）年代际变化分析结果表明，玛曲地区平均总云量距平均在-0.1%～0.1%之间，保持了很好的稳定性。而平均低云量在1971—1980年为负距平，1981年之后均为正距平。其中20世纪80年代低云量的增多趋势最为明显。

（4）年平均总云量的周期表现不明显，平均低云量在1975—1985年和1999—2008年，表现出明显的6～7 a的周期。

（5）玛曲地区低云量的持续逐年增多，既有环流年际变化的因素，也与气候变暖的背景有很大关系。玛曲地区在总云量保持稳定的情况下低云量不断增多，是玛曲草原对气候变化的一种响应，特别是夏季低云量的增多趋势非常明显，大部分是积雨云的增多，说明玛曲草原在气候变暖的大背景下，下垫面的蒸散能力增强[17]，对流性天气的出现频率呈逐渐增加趋势。

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Analysis on Changes of Cloud Coverage in the Maqu Area of the Upper Reaches of Yellow River in the Recent 40 Years

JI Zhejun，Wang Lina，LI Guojun，NING Heping
（Gannan Meteorological Bureau，Hezuo 747000，China）

Using the data of total cloud coverage and low cloud coverage from the national basic meteorological stations in Maqu during 1971-2010,with a linear trend analysis and wavelet analysis methods,characteristics of monthly,quarterly,annual,inter-decadal and peridical change of the total cloud coverage and low cloud in recent 40 years were analyzed.The studies have shown that over the past 40 years,the average total cloud amount anomaly is between-0.1%～0.1%, maintaining a good stability,the average low cloud coverage increases at the rate of 4.0%/10 a;low cloud coverage in spring,summer and autumn show varying degrees of increase trends,obviously up to 7.3%/10 a in the summer;the periodic changes of mean total cloud coverage are not obvious;the average cycle of low cloud coverage is clear which is 6～7 a;in the Maqu region the total cloud amount remains stable increasing while the low cloud coverage increases,particularly during the summer with the main feature,the cumulonimbus clouds,indicating a response mechanism of climate change which reflected the convective weather occurs frequently in the context of climate warming in the Maqu grassland.

Maqu area of Gannan；cloud cover;trend；climate change；respond

P426.53

B

1002-0799（2014）05-0029-05

10.3969/j.issn.1002-0799.2014.05.005

2014-03-11；

2014-04-17

甘南藏族自治州气象局2014年科技创新驱动项目“甘南州温度精细化预报”资助。

吉哲君（1984-），男（藏族），工程师，主要从事中短期天气气候预测工作。E-mail：jizhejun5755@163.com

吉哲君，王丽娜，李国军，等.黄河上游玛曲地区1971—2010年云量的变化特征[J].沙漠与绿洲气象，2014,8（5）：29-33.