柳城中回山云海的影响天气系统特征及其气象条件分析

林依雪，陆 霞*，张凌云

（1.柳城县气象局，广西 柳城 545299；2.柳州市气象局，广西 柳州 545001）

国家气候中心于2021 年9 月8 日授予柳城县“中国气候宜居县”称号，对柳城县创建广西全域旅游县、打造生态健康养生旅游品牌、营造新的经济增长点均有重要的现实意义。柳城县中回山云海是柳城县境内的特色景观之一，其出现与当地气象条件有着密切的关系，因此，开展中回山云海景观预报技术研究，对拓展柳城“中国气候宜居县”特色气象服务，提升旅游气象服务能力具有重要意义。

受观测资料所限，目前国内对云海的研究并不多。付炳秀等［1］对丹霞山云海的气象特征进行分析，单权等［2］利用地面观测气象要素资料分析雁荡山云海时空变化特征以及云海与气象因子的关系，帅川［3］利用天气形势对井冈山冬季典型云海进行天气分析，吴有训等［4］分析黄山连续性云海天气过程的大气环流和物理量时间演变特征，指出高空偏西气流，地面高压底部，物理量稳定少变利于连续性云海产生。

柳城县位于广西壮族自治区柳州市北部，其东西部属岩溶山地，地势自东向西递降，中部地区岩溶山与丘陵交错，属低丘坡地。县域属亚热带季风气候区，夏热冬寒，光照和降水量丰富，受西南暖湿气流和北方冷空气的影响，气候复杂多变。中回山位于柳城县中部，距离县城2 000 m。中回山海拔较低（520 m），存在有低云完全高于山顶的情况，而云和雾的区别在于距地高度的不同，当雾抬升离开地面到达或高于山顶时，便形成云海景观，可见中回山可观赏的云海多为大雾发展而形成，故本文利用NCEP FNL 再分析资料、柳城国家基本气象站观测资料，以分析大雾的形成为切入点，运用统计分析和天气学诊断分析方法，对中回山云海的影响天气系统特征及其气象条件进行分析，以期为开展柳城旅游气象服务、生态宜居服务等提供技术支撑。

1 资料与方法

所用资料为:（1）2019 年10 月—2023 年1 月，有视频或图片记录的柳城县中回山出现8 次云海个例；（2）美国气象环境预报中心再分析（NCEP FNL）资料，分辨率为6 h、1°×1°；（3）出现云海的前一天14时至当天11 时柳城国家基本气象观测站降水、湿度、风速资料。

运用天气学诊断分析和统计分析方法，对柳城中回山出现8 次云海个例的FNL 再分析资料及柳城国家基本气象站降水、湿度、风速资料进行分析。

2 结果与分析

2.1 云海观测统计分析

通过观测和视频、图片记录发现，2019 年秋季至2023 年春季，柳城中回山共出现8 次云海景观（表1），其中2019 年1 次、2021 年3 次、2022 年3次、2023 年1 次。从云海出现的月份来看，秋季10月至次年春季5 月均可能发生，每年最早观测到云海是在10 月下旬末，最晚观测到云海是在次年5月上旬初。从季节分布来看，观测时段内秋季出现云海1 次，冬季出现4 次，春季出现3 次，可见，中回山云海多出现在冬春时节。从云海出现的具体时间段来看，中回山云海大多出现在日出后的早晨时段。太阳升起之后气温逐渐升高，地面加热后使雾逐渐抬升离开地面，当抬升高度到达或高于山顶时，便可形成云海景观。

表1 中回山云海出现时间与季节

2.2 云海分型及影响天气系统分析

2.2.1 云海分型统计

对8 次中回山云海的影响天气系统进行统计分析（表2），发现中回山云海与大雾天气密切相关，且平流雾和辐射雾均可以发展形成云海，因此，把中回山云海分成平流雾云海和辐射雾云海两种类型。根据天气形势分析，2021 年3 月12 日、2021 年12 月23 日两次云海是由平流雾发展形成的，属平流雾云海，其余的6 次云海由辐射雾发展形成，属辐射雾云海。辐射雾云海出现频次较高，占总样本的75%。

表2 中回山云海出现当天及前2 天主要影响天气系统

2.2.2 平流雾云海影响天气系统特征

平流雾是当暖湿空气平流到较冷的下垫面上，下部冷却而形成的雾。对两次中回山平流雾云海天气形势（含云海当日及前2 日）进行统计分析，发现平流雾云海主要影响天气系统特征为（图1）:500 hPa 柳城受南支槽前西南气流或偏西波动气流的影响（图1a），850 hPa 偏南气流为柳城持续提供水汽（图1b），925 hPa 上则受偏南气流或位于桂北的切变影响（图1c），地面冷空气变性东移，柳城县位于高压后部或底部（图1d），气温尚未回升，形成冷垫条件。当低空暖湿气流移到柳城较冷的下垫面时，下部冷却从而形成平流雾。

图1 2021 年12 月23 日08 时天气形势图

2.2.3 辐射雾云海影响天气系统特征

辐射雾是指由于地表辐射冷却作用使地面气层水汽凝结而形成的雾。对六次中回山辐射雾云海天气形势（含云海当日及前2 日）进行统计分析，发现辐射雾云海主要影响天气系统特征为（图2）:柳城500 hPa 上大多受到槽后西北气流或偏西气流的影响（图2a），低层则受切变线北侧偏东气流或东北气流的影响（图2b、c），云海出现前1～2 d，地面有冷空气南下影响柳城，而云海出现当日，则是受到冷高压（脊）的控制（图2d）。当早上空气湿度大时，加上受冷高压（脊）影响，天气晴朗，有利于辐射降温，而凌晨到早上的气温较低，风速小，有利于空气中水汽凝结，从而形成辐射雾。

图2 2019 年10 月29 日08 时天气形势图

2.3 气象要素特征分析

2.3.1 降水特征

对8 次中回山云海出现当日及前一日柳城县的降水情况进行统计，结果如表3 所示。可以看出，无论是平流雾云海还是辐射雾云海，云海出现当日绝大多数没有伴随降水，仅有1 次平流雾云海出现降水，而辐射雾云海出现当日均没有伴随降水。从云海出现前一日降水情况统计结果看，有1 次平流雾云海前一日出现降水，有2 次辐射雾云海前一日出现降水。因此，中回山辐射雾云海出现时没有降水，云海前一日有时会有降水，而平流雾云海有时会伴有降水。

表3 柳城中回山云海出现当天及前一天降水量

2.3.2 相对湿度特征

相对湿度是表征大气水汽含量的重要指标之一，而水汽则是云海形成重要条件。从中回山云海出现前后相对湿度变化（图3）可以看出，中回山出现的两次平流雾云海中相对湿度均为95%以上（表4）；出现辐射雾云海时仅有一次相对湿度小于90%，其余均达95%以上。由此可见，在一定的天气系统配置条件下，当相对湿度达到85%以上时，中回山可能形成云海，达到95%以上时，云海出现的概率明显增加。

图3 中回山云海出现前后相对湿度变化

表4 中回山8 次云海出现时的相对湿度

表5 中回山8 次云海出现时的风速

2.3.3 风速特征

风速的大小会影响云海的形成及消散速度。分析中回山云海出现前后风速变化可见（图4），平流雾云海出现时的风速均≤3 m·s-1，而在出现前，风速不超过3.5 m·s-1；辐射雾云海出现时风速≤4 m·s-1且大多≤3 m·s-1，云海出现前，风速则不超过6 m·s-1。这表明，中回山云海一般都是在风速不太大的情况下形成的，当风速加大，湍流加强，上下层气团互相交换能量、水汽，云海不容易形成。

图4 中回山云海出现前后风速变化

3 结论与讨论

对柳城县中回山8 次云海的出现时间、主要影响天气系统及降水、湿度、风速等气象要素特征进行统计分析，得出以下结论:

（1）柳城县中回山云海出现时间为10 月至次年5 月，冬、春季节出现频次较高，云海大多出现在早晨时段。

（2）中回山云海为辐射雾或平流雾发展形成，辐射雾更容易发展形成云海。当500 hPa 高空槽前西南气流或偏西波动气流配合低空偏南暖湿气流、地面高压后部或底部时，易形成平流雾云海；当500 hPa 受槽后西北气流或偏西气流控制，低层受切变线或偏东（东北）气流影响，配合地面冷高压（脊）与1～2 d 前的南下冷空气时，则有可能会出现辐射雾云海。

（3）中回山辐射雾云海出现时没有降水，云海出现前一日有时会有降水，而平流雾云海有时会伴有降水；在一定的天气系统配置条件下，相对湿度达到85%以上时，中回山可能形成云海，达到95%以上时，云海出现的概率明显增加；云海一般在风速不太大的情况下形成，当风速≤3 m·s-1时，平流雾与辐射雾云海出现的几率均较大。这与付炳秀等［1］对丹霞山云海的气象特征分析中“在有降水出现、相对湿度较大、风速较小，平均气温日较差高于0 ℃的条件下，丹霞山可观赏性云海出现的概率较大”基本一致。

本文仅选取中回山8 个云海个例作统计分析，样本数量较少，今后需要收集更多的云海个例，对云海的成因及预报指标作深入的分析研究，为中回山云海景观预报提供更好的技术支撑。