來源:北京日報 | 0評論 | 3977查看 | 2017-08-23 14:58:43
俗話說:七月八月看巧云。陰歷的七八月,天高云淡,空中常掛滿了千姿百態的云朵。有些細心的人發現,比起從前,現在的云好像增多了。果然如此嗎?
天上云量如何測算衛星云圖和地面觀測相結合
云不僅僅是可以用來欣賞的,還是我們“識天”的好工具。自古以來,勞動人民在生產、生活的實踐中,積累了很多“出門看天氣”的寶貴經驗。所謂“看天”,其實主要是看云。
我國關于云與天氣變化的記載,可以追溯到殷商時期。在河南挖掘出的甲骨文中就有“冬云自南,雨”的卜辭。此外,老百姓通過長時間觀察云和天氣,留下了很多相關諺語,例如“低云不走,大雨淋頭”、“朝霞不出門,晚霞行千里”等。
云是懸浮在大氣中的小水滴、過冷水滴、冰晶或它們的混合物組成的可見聚合體,有時候也包含一些較大的雨滴、冰粒和雪晶。云塊占據天空的面積就是云量,計算單位為“成”,云是一種重要的天氣現象,云在天氣和氣候及全球變化中起到十分重要的作用。它在氣候系統中最主要的作用之一就是調節地氣系統的輻射能量平衡。同時,云的外形特征和云量大小,可以清楚地反映出當前的大氣環流和天氣狀況,因此云是重要的氣象觀測要素之一。
隨著科技的發展,氣象上的很多觀測項目已經改為自動化或半自動化。而當前云的觀測既有氣象衛星提供的衛星云圖,也有由地面氣象觀測員定時進行的人工觀測。這是因為,衛星云圖可以清楚地反映出較大范圍內云的分布和演變,而地面氣象站云的觀測報告則是各地天空中的云和天氣狀況的詳細記載,兩者相輔相成。
地面氣象站觀測云時,一般選擇在能看到全部天空及地平線的開闊地點或平臺。當天空部分為障礙物(如山、房屋等)遮蔽時,云量應從未被遮蔽的天空部分中估計,如果一部分天空為降水所遮蔽,這部分天空應作為被產生降水的云所遮蔽來看待。此外,如果觀測時陽光較強,還需戴上黑色(或暗色)眼鏡遮擋。我們通常將整個天空劃分為10等份,云量是指天空被云遮蔽的份數,記整數,共有0-10個等級。當全天無云時,云量為“0”;天空完全為云所遮蔽,記“10”,云遮蓋天空一半時,云量為“5”(就是50%),以此類推。云量還分為總云量和低云量兩種,總云量指觀測天空被所有云遮蔽的總成數,低云量則指天空被低云族的云所遮蔽的成數。當雪、霧、輕霧使天空的云量無法辨明或不能完全辨明時,總、低云量記10;可完全辨明時,按正常情況記錄。因霾、浮塵、沙塵暴、揚沙等視程障礙現象使天空云量全部或部分不能辨明時,總、低云量記“-”,若能完全辨明時,則按正常情況記錄。
我們經常使用的天氣預報中提到的晴、少云、多云和陰,就是根據云量的多少劃分的。天空無云,或者總云量少于1成,則為“晴天”,總云量1-3成為“少云”;3-7成為“多云”,當云量在8成以上時則是“陰天”。
我國云量南多北少夏季常“濃云密布”
在全球范圍內,天空中平均總云量約為67%,不過它的分布是非常不均勻的。全球總云量隨緯度和海陸的變化有較大差異。一般來說,云量在海洋地區高于陸地地區。由赤道至兩極附近,云量的分布有三個峰值帶,一個位于赤道附近,另外兩個分別位于南北緯60°附近,云量可達到90%。赤道地區云量之所以多,是因為該地區接收到的太陽輻射能量最多,水汽充分,垂直氣流發展旺盛。在南北回歸線附近,云量又出現低值區,因為這個區域處在環流的下流區,來自赤道地區的上升氣流在此下沉,抑制了云的生成。非洲北部、中東、印度西北部、北美洲南部以及中美洲部分地區、澳大利亞、南美洲以及非洲的南部地區云量都比較少,只有30%左右。中東和撒哈拉地區是世界上云量最少的地區。天空中云量甚至低于10%。相比全球,我國年平均總云量略微偏少,為61%。由于我國地域緯度跨越較大,云量在南北的分布差異較大,從南到北呈帶狀分布而減少,緯度越高,云量越少。總云量空間分布與我國氣候環境相關,北部地區氣候干旱、少雨、云量少;南部水汽供應充足及受季風影響,云量多。同一緯度下,東部云量多于西部。
我國多云區域主要在西南地區東部、東北東部、新疆西北部。西南的云貴川地區、華南、江南等地云量非常多,超過65%,以貴州的湄潭為中心,年平均總云量最多可達到87%。這些地方云量多主要與西南季風、水汽供應充足和高原的動力作用有關。云量偏少的區域位于北方干旱區域,包括新疆北部、內蒙古東部、東北西部、華北北部、青藏高原等。其中北京、呼和浩特、拉薩等也屬于少云的城市。青藏高原地域由于受夏季高原地形影響,空間分布比較復雜,總云量在35-65%之間。青藏高原東部云量多,西部云量少。西藏南部的江孜地區是高原總云量最少區域。
我國總云量分布與季風氣候特征密切相關,呈現出明顯的季節變化特征。一般來說,夏季是我國夏季風最強盛時期,暖濕氣流供應充足,同時溫度高,蒸發量大,從而形成了云量最多的時期,尤其5、6、7這三個月的平均總云量可達6-7成。而冬季影響我國的氣流主要是西北干冷空氣,同時溫度低,蒸發量少,云朵難以形成,是一年中云量明顯偏少的一段時間,12月平均總云量甚至不足4成。近十年我國總云量明顯上升多云天致太陽能資源減少
統計表明,1961-2015年,我國平均總云量年代際變化特征明顯,20世紀90年代中期以前呈減少趨勢,而之后呈現反轉趨勢,總云量在波動中上升。尤其是最近十多年以來,我國年平均白天的總云量呈明顯上升趨勢。2015年全國平均總云量比常年偏多了0.27成。
全國各地云量的變化不盡相同,通過部分專家的研究發現,近幾十年來,青藏高原、西南地區、西北地區等總云量的年際變化呈下降趨勢,而華南和華中、北方部分地區、新疆北部等地總云量有增加的趨勢。
大自然變化的奧秘是十分復雜的。關于近十年我國云量整體增加的原因,人們并不能得出肯定的結論,只是有人做過一些推測。比如有人認為是氣溶膠含量增加引起的,也有人認為是氣候變暖引發的效應。
云量的變化直接影響日照。2000年以來,我國日照時數明顯減少,大多數年份低于常年平均值,這可能與云量增多有關。日照的長短與人類生活、農業生產密切相關,如果日照時數減少,可能影響人類的日常生活,例如,縮短人類皮膚的有效日曬時間,造成人類皮膚的免疫力下降、佝僂病和骨軟化癥的誘發機因增多,對人類健康產生影響。日照時數減少還可能對小麥、玉米、棉花、水稻等主要農作物的生長造成不利影響,甚至還可能影響作物的種植適宜區域。此外,云量增加會減少地面所接受到的太陽能輻射量。2004年以來,我國云量超8成的日數漸增多,導致地面接收的太陽能輻射量漸減少。例如,2015年云量超過8成的比常年偏高7.2%,而太陽能資源為1476.1千瓦時/平方米,較平均值偏少24.8千瓦時/平方米。
有研究報告表明,2016年12月20日與12月某天氣較良好日相比,北京、石家莊、鄭州、西安、合肥等9地陰雨等天氣導致空中云量明顯增加,從而造成光伏發電量大幅下降,發電量降低幅度達54.9%-95.2%,其中西安、合肥降幅均超過90%。