1961～2012年鲁西南云量变化特征及与其他气候因子的关系

窦 坤， 丁媛媛， 张 婷， 孙翠凤

(山东省菏泽市气象局，山东菏泽 274000)



1961～2012年鲁西南云量变化特征及与其他气候因子的关系

窦 坤， 丁媛媛， 张 婷， 孙翠凤

(山东省菏泽市气象局，山东菏泽 274000)

利用1961～2012年鲁西南9个地面气象观测站云量及降水、气温、日照时数、相对湿度资料，分析近52年来鲁西南总、低云量的变化特征及其与相关气候因子的关系。结果表明，近52年鲁西南平均总云量以0.089成/10a的速度递增，平均低云量以0.110成/10a的速度递减。平均总云量在秋冬季节与气温的正相关性比较明显，云量增加1成，秋季和冬季平均气温分别升高0.48、0.83 ℃；平均低云量在各个季节与气温均呈负相关，春季负相关非常显著，云量增加1成，平均气温降低1.49 ℃；云量与平均降水量正相关性显著，年平均总云量增加1成，年降水量增加146.1 mm，春季、夏季、秋季和冬季降水量分别增加48.4、107.1、55.4、12.2 mm；年平均总云量、低云量分别与≥0.1、≥1.0、≥10、≥25 mm降水日数呈显著正相关；总云量对日照的影响最为直接，对秋季日照的影响较大，云量增加1成，秋季总日照时数减少154.3 h，春季减少54.5 h，夏季减少134.2 h，冬季减少60.6 h；总云量与夏季、秋季相对湿度呈显著正相关，云量增加1成，夏季和秋季平均相对湿度分别增加3.3%和4.1%。

云量；变化特征；气候因子；相关分析；鲁西南

云在地气系统中具有重要地位，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[1-3]。随着对全球气候变化研究的不断深入，云与地气系统的相互作用愈来愈受到关注，许多学者从不同角度对云量变化及云水资源开发利用等进行了大量的研究[4-11]。鲁西南地处山东省西南部黄河冲积平原，是重要的粮棉基地。空中水汽及降水是种植业的可利用水资源，研究云的变化特征及与其他气候因子的关系，对当地降水影响及未来空中云水资源的利用有较为重要的现实意义。笔者利用1961～2012年鲁西南9个地面气象观测站云量、气温、降水、日照时数和相对湿度资料，对近52年来鲁西南云量变化特征及其与其他气候因子的关系进行了分析。

1 资料与方法

选取1961～2012年鲁西南9个地面气象观测站(鄄城、郓城、菏泽、东明、定陶、巨野、曹县、成武、单县)资料，包括逐日云量、降水、气温、日照时数、相对湿度等。由于定陶建站时间为1963年，故该站资料时段选取1963～2012年。按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，生成逐季序列。对各气候要素值计算气候倾向率[12]，并对其进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 云量变化特征2.1.1

年际变化。由图1可见，近52年鲁西南年平均总云量为5.6成，气候倾向率为0.089成/10a，通过了α=0.01的显著性检验；平均低云量为1.5成，气候倾向率为-0.110成/10a，通过了α=0.001的显著性检验。

2.1.2 季节变化。全年当中平均总云量和平均低云量最多的季节均为夏季，分别为6.5和2.3成；最少的季节均为冬季，分别为4.9和1.0成。各季节的平均总云量除春季呈减少趋势(0.061成/10a)外(未通过α=0.10的显著性检验)，其他各季均呈增加趋势，冬季增加趋势最大， 为0.204成/10a，通过了α=0.05的显著性检验；夏季增幅为0.178成/10a，通过了α=0.001的显著性检验；秋季增幅为0.061成/10a，未通过α=0.10的显著性检验。各季节平均低云量随时间均呈明显的线性减少趋势，其中冬季减少趋势最大，为0.152成/10a，通过了α=0.01的显著性检验;其次是秋季，减幅为0.124成/10a，通过了α=0.01的显著性检验;春季减幅为0.115成/10a，通过了α=0.05的显著性检验;夏季减少趋势最小,为0.064成/10a，通过了α=0.10的显著性检验。

2.1.3 月变化特征。由图2可见，近52年鲁西南总云量和低云量均具有明显的月际变化特征。总云量和低云量随月份均呈明显的二次函数变化，分别通过了α=0.001、α=0.01的显著性检验。平均总云量和平均低云量的最多时段均出现在7月，次多时段均出现在8月；平均总云量最少时段出现在12月，次少时段出现在11月；平均低云量最少时段出现在1月，次少时段出现在2月。

从表1可看出，近52年鲁西南平均总云量除3、4月呈减少趋势外，其他月份均呈增加趋势，8月增加趋势最为显著，递增速度为0.307成/10a，1和6月的增加趋势也是显著的；各月平均低云量均呈减少趋势，以4月减少趋势最为显著，递减速度为0.206成/10a。

表1 1961～2012年鲁西南月平均云量变化趋势 成/10a

注：*、**、***分别表示通过0.05、0.01、0.001的显著性检验。

2.2 云量对其他气候因子的影响2.2.1

云量对气温的影响。研究发现，鲁西南年平均总云量对平均气温变化呈不明显的正影响。各季节除夏季为不明显的负影响外，其他季节均为正影响，且在秋季和冬季正影响比较明显，平均总云量增加1成，秋季和冬季平均气温分别升高0.48 ℃(通过了α=0.10的显著性检验)和0.83 ℃(通过了α=0.05的显著性检验)。年平均低云量对平均气温变化呈明显的负影响，年平均低云量增加1成，平均气温降低0.82 ℃(通过了α=0.001的显著性检验)，各个季节均为负影响，仅春季负影响非常明显，春季平均低云量增加1成，平均气温降低1.49 ℃(通过了α=0.001的显著性检验)。

以往有研究认为，云对夜间温度的变化可能不是一个重要因子[13]，而人类活动排放温室气体及气溶胶颗粒所产生的影响恐怕会更为重要[8,14]。也有研究认为[15]，白天云量增加使得地面得到的热量显著减少，这从根本上决定夜间其对大气加热的能力显著下降，而夜间云的温室效应带来的正相关影响相对较小。可见，云与气温之间的物理机制比较复杂，仍需进一步深入研究。

2.2.2 云量对降水的影响。云是致雨的必要条件。分析表明，鲁西南云量与降水量有明显的相关关系。年平均总云量增加1成，年降水量增加146.1 mm(通过了α=0.01的显著性检验)；年平均低云量增加1成，年降水量增加209.5 mm(通过了α=0.01的显著性检验)。云量对降水量影响最大的为夏季，平均总云量增加1成，降水量增加107.1 mm(通过了α=0.001的显著性检验)。有研究表明，夏季受东亚季风的影响，水汽通量较大，产生云的气团均是暖湿气团，云层水汽含量也较丰富，容易致雨[16-17]。其次为秋季和春季，平均总云量增加1成，降水量分别增加55.4 mm(通过了α=0.001的显著性检验)和48.4 mm(通过了α=0.001的显著性检验)；云量对冬季的降水影响最小，平均云量增加1成，降水量增加12.2 mm(通过了α=0.001的显著性检验)。

雨日的变化间接反映了太阳直接辐射，它影响当地国民经济，特别是影响农作物的选取、布局与产量[18]。分析表明，年平均总云量、低云量分别与年各级别降水日数呈显著正相关(表2)。

表2 1961～2012年各级降水日数与平均云量相关系数

注：*、**、***分别表示通过0.05、0.01、0.001的显著性检验。

2.2.3 云量对日照时数的影响。云量对日照时数的影响最为直接，鲁西南年平均总云量对日照时数变化呈明显的负影响，平均总云量增加1成，总日照时数减少440.0 h(通过了α=0.001的显著性检验)。分析云量对各季日照时数的影响发现，秋季影响最大，平均总云量增加1成，秋季日照时数减少154.3 h(通过了α=0.001的显著性检验)；其次为夏季和冬季，平均总云量增加1成，夏季和冬季的日照时数分别减少134.2 h(通过了α=0.001的显著性检验)和60.6 h(通过了α=0.05的显著性检验)；云量对春季日照时数的影响最小，平均总云量增加1成，日照时数减少54.5 h(通过了α=0.05的显著性检验)。

2.2.4 云量对相对湿度的影响。分析表明，鲁西南年相对湿度受云量影响较为明显，总云量增加1成，年平均相对湿度增加2.8%(通过了α=0.01的显著性检验)；夏季、秋季相对湿度受云量影响较为明显，平均总云量增加1成，夏季、秋季相对湿度分别增加3.3%(通过了α=0.05的显著性检验)和4.1%(通过了α=0.01的显著性检验)；春季和冬季相对湿度受云量影响不明显。

3 结论与讨论

(1)近52年鲁西南平均总云量随时间呈逐年显著增加趋势，平均低云量随时间呈逐年显著减少趋势。平均总云量除春季随时间呈弱显著减少趋势外，其他各季节均随时间呈增加趋势，冬季增加趋势最大；平均低云量各季随时间均呈显著减少趋势，冬季减少趋势最大。总云量和低云量随月份均呈明显的二次函数变化。平均总云量和平均低云量最多的季节为夏季，最少的季节为冬季。7月是平均总云量和平均低云量最多月份，12月是平均总云量最少月份，1月是平均低云量最少月份。

(2)平均总云量与秋冬季节的平均气温正相关显著，与春季气温正相关不显著，与夏季气温则呈负相关。平均低云量在各个季节与平均气温均为负相关，春季负相关非常显著。

(3)云量与年平均降水量正相关性显著，夏季云量变化对降水量影响较大，冬季云量对降水量影响较小。云量与≥0.1、≥1.0、≥10、≥25 mm降水日数正相关性显著。云量是影响日照时数的重要因子[19]，云量对秋季日照时数影响最大，对春季日照时数影响较小。云量与相对湿度之间有显著的正相关性，夏季和秋季相对湿度受云量影响比较明显。

(4)云量的变化存在潜在及间接影响。如云量变化可能引起日照时数变化等其他一系列生态因子的变化，在一定程度上影响植物的生长发育，甚至对当地农业生产结构布局和种植业的持续有效发展造成较大影响。

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Variation of Cloud Amount and Its Influence on Climatic Factors in Southwest of Shandong from 1961 to 2012

DOU Kun, DING Yuan-yuan, ZHANG Ting et al

(Heze Meteorological Bureau of Shandong Province, Heze, Shandong 274000)

Using the nine ground meteorological observatory of cloud and precipitation, temperature, sunshine hours, relative humidity data, the variation characteristics of total and low cloud cover and its relationship with climate factors associated in the southwest of Shandong Province from 1961 to 2012 were analyzed. The results showed that: The average total cloud cover increased by 8.9%/10a, but the average low cloud cover decreased by 11%/10a decline in recent 52 years, the average total cloud cover in autumn and winter are the obvious positive correlation with temperature, when cloud cover increased by 10%, the autumn average temperature increased by 0.48 ℃, and increased by 0.83 ℃ in winter; The average low cloud cover is negatively related to the temperature are in each season, when cloud cover increased by 10%, the average temperature decreased by 1.49 ℃. The average cloud cover and precipitation is significantly related, The annual precipitation increased by 146.1 mm when annual mean cloud amount increased by 10%. When seasonal mean cloud amount increased 10%,the precipitation increased by 48.4, 107.1, 55.4 and 12.2 mm in spring, summer, autumn and winter. The average annual total cloud cover and low cloud cover respectively with ≥0.1, ≥1.0 ≥10, ≥25 mm precipitation days was significantly positive correlation. The sunshine hours was seriously influenced by cloud amount, when cloud amount increased by 10%, the sunshine hours decreased by 54.5 h in spring, 134.2 h in summer, 154.3 h in autumn and 60.6 h in winter. The total cloud cover and summer and autumn was significantly positively related to relative humidity, when cloud amount increased by 10%, The relative humidity increased by 3.3% in summer, 4.1% in autumn.

Cloud amount; Variation features; Climatic factors; Correlation analysis; The southwest of Shandong

山东省气象局青年科研基金项目(2014SDQN20)。

窦坤(1980- )，男，山东菏泽人，工程师，从事气象服务管理和气候变化研究。

2015-11-12

S 16

A

0517-6611(2015)35-267-03