茶卡盐湖天空之镜摄影气象指数研究

杨春华，燕振宁

(青海省气象服务中心，青海 西宁 810001)

引言

茶卡盐湖位于青海省海西蒙古族藏族自治州乌兰县茶卡镇，茶卡盐湖是天然结晶盐湖，是柴达木盆地四大盐湖之一。茶卡盐湖凭借独特的自然优势和地理条件被称为中国天空之镜，成为青海省旅游标杆之一。据资料统计分析，茶卡盐湖景区的最佳旅游时间为6～9月，气象因素对摄影创作有深度影响。保广裕等[1]对青海省太阳辐射强度时空变化特征进行了分析，研究了太阳辐射量与气象要素的内在关系，建立了无辐射观测资料地区的太阳辐射推算方法，并根据推算出的各气象站点太阳辐射量，分析了太阳辐射量变化规律及分布特征。罗生州等[2]对1954～2011年西宁旅游气候舒适期时间变化进行分析发现，该地区较适宜旅游季节从4月中旬开始，10月中旬结束，时长184d，没有最适宜旅游期，印证了西宁夏季凉爽的气候特点。李林等[3]对柴达木盆地气候变化成因分析时发现，该地区气候正以暖干性向暖湿型转变，但对于茶卡盐湖旅游季精确的单站点分析较为鲜见。张彩岳等[4]对茶卡盐湖旅游季节气候变化特征分析，得到茶卡盐湖在年平均气温、最高气温、最低气温显著增温的同时日照时数在显著减少，但气候突变基本发生在20世纪90年代中后期；降水量虽有显著的上升趋势但气候突变不明显；相对湿度与平均风速虽有趋势变化，但变化不显著，也无气候突变。

茶卡地区天空之镜摄影指数的研究较少，气象条件在一定程度上决定天空之镜摄影效果，如果天气状况不佳，摄影效果较差。气象条件对摄影创作有很大影响，其中气温、降水、能见度和云等对摄影有直接影响。游客和摄影爱好者可以根据天空之镜摄影指数，选择出行时间，欣赏最美的风景。研究结果将对前去茶卡盐湖旅游景区的游客提供可靠的天空之境摄影气象依据。

1 资料的选取和方法

选取茶卡盐湖附近的茶卡、乌兰、共和、刚察、德令哈气象站点2015～2019年逐日气温、风速、降水、大风沙尘、日照时数、最高气温、最低气温、相对湿度、气压、水汽压、地面温度、地面最高温度、地面最低温度、云量和能见度等气象资料和茶卡盐湖景区旅游人数资料，采用统计学、天气学等方法，研究了茶卡盐湖天空之镜摄影气象指数，建立茶卡盐湖天空之镜摄影指数预报模型和天空之镜摄影指数预报服务产品。

2 茶卡盐湖气候特征

根据茶卡气象站气象资料，茶卡盐湖年平均气温4℃，最冷的1月份平均气温-12.2℃，最热的7月份平均气温19.6℃；年平均降水量210.4mm，年蒸发量2 000mm，年平均相对湿度在45%～50%之间，常年西北风居多，平均风速为3.0m/s。2015～2019年6～9月茶卡盐湖出现大风的日数为35 d，大风天气较多。茶卡盐湖常年气候温凉，干旱少雨，属高原大陆性气候。

2.1 降水特征分析

根据天空之镜摄影指数研究的需要，统计分析茶卡盐湖2015～2019年6～9月降水情况，按降水量的大小规定了降水量等级，由表1可见降水量级分为小雨日、中雨日、大雨日和暴雨日4 个等级。

表1 降水量级划分标准

图1是2015～2019年6～9月茶卡气象站降水天数月分布变化特征图，由图可见，茶卡地区2015～2019年月小雨降水天气日数分布差异不大，出现中雨降水天气日数差异明显，大雨和暴雨降水天气出现的概率非常小，日最大降水量为34.7mm。

图1 茶卡气象站6～9月降水天数月分布变化特征图

2.2 风速特征分析

根据天空之境摄影指数研究的需要，由风速量级划分标准表1可见，风速的量级按大小分为静风、软风、轻风、微风、和风、清劲风、强风、疾风、大风、烈风、狂风和暴风11个风速等级，统计分析了茶卡盐湖2015～2019年6～9月风速的变化。

图2是2015～2019年6～9月茶卡气象站风速等级天数月分布变化特征图，由图可见，茶卡地区各级风速分布特征为轻风日数最多为455d，占全部风速等级的76%。2015年、2017年、2018年9月份出现的和风日数较多，和风日数为103d，占全部风速等级的17.2%；6月和7月有较多的强风出现，强风日数为37d，占全部风速等级的6.2%。茶卡盐湖景区的静风日很少出现。

图2 茶卡气象站6～9月风速天数月分布变化特征图

2.3 能见度特征分析

图3是2015～2019年6～9月茶卡气象站能见度分布变化特征图，由图可见，茶卡地区2015～2019年能见度较好，大于30km的能见度日数429d，占总天数的79.4%，小于30km大于20km的能见度日数37d，占总天数的7.2%，小于20km大于10km的能见度日数15d，占总天数的2.8%，小于10km的能见度日数7d，仅占总天数的1.3%。

图3 茶卡气象站6～9月能见度分布变化特征图

3 天空之镜摄影指数

茶卡盐湖镜面效应是因为盐湖的水不深，唯有薄薄的一层，无风且阳光充溢的状况下，会涌现很美的镜面效应。首先天气以晴天或少云天为佳，多云或阴天很难拍出明镜一样的画面。同时要无风或微风，风力过大湖面起波纹，破坏盐湖的镜面效果。春夏雨季选择雨后天晴较好，当有一定水量时才能形成镜面感。茶卡盐湖的东北方向比较开阔，如果天边有云彩遮挡山体就更完美了，有湖天一色的味道，东北方向下午是顺光，而且茶卡日落更美，摄影以中午或下午为佳。由此可见气象条件对摄影效果有很大影响。

3.1 天空之镜摄影指数与降水关系

一般情况降水可以增加盐湖的水面深度，提升镜面质量，降水较大时，又会破坏盐湖上层水面的透明度。通过分析统计2015～2019年6～9月茶卡盐湖地区的降水情况，得出降水量与天空之镜摄影指数的关系。近5年来6～9月茶卡盐湖地区小雨天数较多，大雨出现的概率较少，没有出现过暴雨天气。根据当地降水出现的日数确定降水等级(Sr)对当日的摄影指数的影响等级(Ir)。根据降水量等级划分出影响摄影指数的等级。由表3可见降水对摄影指数的影响等级分为4级。

表2 风速量级划分标准

表3 降水对摄影指数的影响等级(Ir)

3.2 天空之镜摄影指数与风向风速的关系

根据近年来的游客体验，风速与摄影指数有关，一般情况下静风或风速较小摄影效果较好，风速较大不利于摄影效果。按标准风速量级表2划分为静风、轻风、和风、强风和暴风，通过分析，确定风速量级(Sf)对摄影指数的影响等级(Ir)，由表4 可见风速对摄影指数的影响等级为4级。

表4 风速对摄影指数的影响等级(Ir)

3.3 天空之镜摄影指数与能见度的关系

能见度的好坏对摄影效果有一定影响，能见度好，摄影效果好，反之摄影效果较差。通过分析统计2015～2019年6～9月茶卡盐湖地区的能见度情况，确定能见度等级(Sy)对摄影指数的影响等级(Ir)。由表5可见能见度对摄影指数的影响等级分为4 级。

表5 能见度对摄影指数的影响等级(Ir)

3.4 天空之镜摄影指数与云量的关系

云量与摄影指数有关，云量的多少影响摄影效果，少量的云量分布摄影效果较好，但云量过多不利于摄影，当云成为拍摄的主要画面元素时,多姿多彩的云能使画面丰富,更具有视觉吸引力，多云至阴天散射光线柔和,也是不少摄影人善于利用的好机会。分析统计2015～2019年6～9月茶卡盐湖地区的云量分布情况，确定云量等级(Sn)对摄影指数的影响等级(Ir)。由表6可见云量对摄影指数的影响等级分为4级。

表6 云量对摄影指数的影响等级(Ir)

3.5 天空之镜摄影指数预报模型

建立天空之镜摄影指数预报模型：Ir=Sn*f1+Sy*f2+Sf*f3+Sr*f4,式中Ir为天空之镜摄影指数，用于表示气象因子天空之镜摄影效果好与差的影响程度，其值越大，则气象因子越不利于摄影。Sn、Sy、Sf和Sr的值是茶卡地区的云量、能见度、风速和降水量对摄影指数的影响等级，f1、f2、f3和f4分别是云量、能见度、风速和降水量对摄影指数的影响权重系数。在天空之镜摄影指数综合评价预报过程中，一般要根据各类气象因子指标的重要性进行加权处理，确定天空之镜摄影指数预报指标体系中各指标的权重数，以保证预报准确的科学性。通过对茶卡地区云量、能见度、风速和降水量各气象要素对天空之镜摄影指数的影响分析，结合游客的摄影体验和电话咨询专家打分综合确定气象因子的修正系数。各气象因子对天空之镜摄影指数的影响力依次为云量、能见度、风和降水。由表7可见各因子对天空之镜摄影指数的影响权重值。

表7 天空之镜摄影指数的气象影响权重值

3.6 分级技术指标

根据中国气象局减灾司《关于下发气象部门常用生活气象指数产品暂行技术规范》标准，将茶卡盐湖旅游景区天空之镜摄影指数划分为4级标准。由表8可见茶卡盐湖旅游景区天空之镜摄影指数的4级内涵。

表8 茶卡盐湖旅游景区天空之镜摄影指数4级内涵

4 结语

影响茶卡盐湖天空之镜摄影指数的主要气象因子有降水、风速、能见度和云量。其中各气象因子的影响程度不尽相同。

(1)无降水对天空之镜摄影效果的影响不大，但随着降水量的增加，会对天空之镜摄影效果产生不利影响。风速为静风和轻风时，对天空之镜摄影效果的影响不大，风速大于5m/s时就会对天空之镜摄影效果产生不利影响，并随着风速的增大，不利影响会增大。

(2)当能见度≥15.0km时，对天空之镜摄影效果的影响不大，能见度在5～15 km之间，会对天空之镜摄影效果产生不利影响，能见度小于5km时，对天空之镜摄影效果会产生极为不利的影响。无云和少云对天空之镜摄影效果的影响较小，多云和阴天对天空之镜摄影效果的影响较大。

(3)统计发现，摄影气象指数1级，气象条件特别利于游客摄影拍照，定为无影响；摄影气象指数2级，气象条件利于游客摄影拍照，定为影响较小；摄影气象指数3级，气象条件不利于游客摄影拍照，定为影响较大；摄影气象指数4级，气象条件非常不利于摄影拍照，定为影响很大。