柳城中回山云海的影響天氣系統(tǒng)特征及其氣象條件分析

林依雪，陸 霞*，張凌云

（1.柳城縣氣象局，廣西 柳城 545299；2.柳州市氣象局，廣西 柳州 545001）

國(guó)家氣候中心于2021 年9 月8 日授予柳城縣“中國(guó)氣候宜居縣”稱號(hào)，對(duì)柳城縣創(chuàng)建廣西全域旅游縣、打造生態(tài)健康養(yǎng)生旅游品牌、營(yíng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)均有重要的現(xiàn)實(shí)意義。柳城縣中回山云海是柳城縣境內(nèi)的特色景觀之一，其出現(xiàn)與當(dāng)?shù)貧庀髼l件有著密切的關(guān)系，因此，開(kāi)展中回山云海景觀預(yù)報(bào)技術(shù)研究，對(duì)拓展柳城“中國(guó)氣候宜居縣”特色氣象服務(wù)，提升旅游氣象服務(wù)能力具有重要意義。

受觀測(cè)資料所限，目前國(guó)內(nèi)對(duì)云海的研究并不多。付炳秀等［1］對(duì)丹霞山云海的氣象特征進(jìn)行分析，單權(quán)等［2］利用地面觀測(cè)氣象要素資料分析雁蕩山云海時(shí)空變化特征以及云海與氣象因子的關(guān)系，帥川［3］利用天氣形勢(shì)對(duì)井岡山冬季典型云海進(jìn)行天氣分析，吳有訓(xùn)等［4］分析黃山連續(xù)性云海天氣過(guò)程的大氣環(huán)流和物理量時(shí)間演變特征，指出高空偏西氣流，地面高壓底部，物理量穩(wěn)定少變利于連續(xù)性云海產(chǎn)生。

柳城縣位于廣西壯族自治區(qū)柳州市北部，其東西部屬巖溶山地，地勢(shì)自東向西遞降，中部地區(qū)巖溶山與丘陵交錯(cuò)，屬低丘坡地。縣域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，夏熱冬寒，光照和降水量豐富，受西南暖濕氣流和北方冷空氣的影響，氣候復(fù)雜多變。中回山位于柳城縣中部，距離縣城2 000 m。中回山海拔較低（520 m），存在有低云完全高于山頂?shù)那闆r，而云和霧的區(qū)別在于距地高度的不同，當(dāng)霧抬升離開(kāi)地面到達(dá)或高于山頂時(shí)，便形成云海景觀，可見(jiàn)中回山可觀賞的云海多為大霧發(fā)展而形成，故本文利用NCEP FNL 再分析資料、柳城國(guó)家基本氣象站觀測(cè)資料，以分析大霧的形成為切入點(diǎn)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析和天氣學(xué)診斷分析方法，對(duì)中回山云海的影響天氣系統(tǒng)特征及其氣象條件進(jìn)行分析，以期為開(kāi)展柳城旅游氣象服務(wù)、生態(tài)宜居服務(wù)等提供技術(shù)支撐。

1 資料與方法

所用資料為:（1）2019 年10 月—2023 年1 月，有視頻或圖片記錄的柳城縣中回山出現(xiàn)8 次云海個(gè)例；（2）美國(guó)氣象環(huán)境預(yù)報(bào)中心再分析（NCEP FNL）資料，分辨率為6 h、1°×1°；（3）出現(xiàn)云海的前一天14時(shí)至當(dāng)天11 時(shí)柳城國(guó)家基本氣象觀測(cè)站降水、濕度、風(fēng)速資料。

運(yùn)用天氣學(xué)診斷分析和統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)柳城中回山出現(xiàn)8 次云海個(gè)例的FNL 再分析資料及柳城國(guó)家基本氣象站降水、濕度、風(fēng)速資料進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 云海觀測(cè)統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)觀測(cè)和視頻、圖片記錄發(fā)現(xiàn)，2019 年秋季至2023 年春季，柳城中回山共出現(xiàn)8 次云海景觀（表1），其中2019 年1 次、2021 年3 次、2022 年3次、2023 年1 次。從云海出現(xiàn)的月份來(lái)看，秋季10月至次年春季5 月均可能發(fā)生，每年最早觀測(cè)到云海是在10 月下旬末，最晚觀測(cè)到云海是在次年5月上旬初。從季節(jié)分布來(lái)看，觀測(cè)時(shí)段內(nèi)秋季出現(xiàn)云海1 次，冬季出現(xiàn)4 次，春季出現(xiàn)3 次，可見(jiàn)，中回山云海多出現(xiàn)在冬春時(shí)節(jié)。從云海出現(xiàn)的具體時(shí)間段來(lái)看，中回山云海大多出現(xiàn)在日出后的早晨時(shí)段。太陽(yáng)升起之后氣溫逐漸升高，地面加熱后使霧逐漸抬升離開(kāi)地面，當(dāng)抬升高度到達(dá)或高于山頂時(shí)，便可形成云海景觀。

表1 中回山云海出現(xiàn)時(shí)間與季節(jié)

2.2 云海分型及影響天氣系統(tǒng)分析

2.2.1 云海分型統(tǒng)計(jì)

對(duì)8 次中回山云海的影響天氣系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（表2），發(fā)現(xiàn)中回山云海與大霧天氣密切相關(guān)，且平流霧和輻射霧均可以發(fā)展形成云海，因此，把中回山云海分成平流霧云海和輻射霧云海兩種類型。根據(jù)天氣形勢(shì)分析，2021 年3 月12 日、2021 年12 月23 日兩次云海是由平流霧發(fā)展形成的，屬平流霧云海，其余的6 次云海由輻射霧發(fā)展形成，屬輻射霧云海。輻射霧云海出現(xiàn)頻次較高，占總樣本的75%。

表2 中回山云海出現(xiàn)當(dāng)天及前2 天主要影響天氣系統(tǒng)

2.2.2 平流霧云海影響天氣系統(tǒng)特征

平流霧是當(dāng)暖濕空氣平流到較冷的下墊面上，下部冷卻而形成的霧。對(duì)兩次中回山平流霧云海天氣形勢(shì)（含云海當(dāng)日及前2 日）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)平流霧云海主要影響天氣系統(tǒng)特征為（圖1）:500 hPa 柳城受南支槽前西南氣流或偏西波動(dòng)氣流的影響（圖1a），850 hPa 偏南氣流為柳城持續(xù)提供水汽（圖1b），925 hPa 上則受偏南氣流或位于桂北的切變影響（圖1c），地面冷空氣變性東移，柳城縣位于高壓后部或底部（圖1d），氣溫尚未回升，形成冷墊條件。當(dāng)?shù)涂张瘽駳饬饕频搅禽^冷的下墊面時(shí)，下部冷卻從而形成平流霧。

圖1 2021 年12 月23 日08 時(shí)天氣形勢(shì)圖

2.2.3 輻射霧云海影響天氣系統(tǒng)特征

輻射霧是指由于地表輻射冷卻作用使地面氣層水汽凝結(jié)而形成的霧。對(duì)六次中回山輻射霧云海天氣形勢(shì)（含云海當(dāng)日及前2 日）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)輻射霧云海主要影響天氣系統(tǒng)特征為（圖2）:柳城500 hPa 上大多受到槽后西北氣流或偏西氣流的影響（圖2a），低層則受切變線北側(cè)偏東氣流或東北氣流的影響（圖2b、c），云海出現(xiàn)前1～2 d，地面有冷空氣南下影響柳城，而云海出現(xiàn)當(dāng)日，則是受到冷高壓（脊）的控制（圖2d）。當(dāng)早上空氣濕度大時(shí)，加上受冷高壓（脊）影響，天氣晴朗，有利于輻射降溫，而凌晨到早上的氣溫較低，風(fēng)速小，有利于空氣中水汽凝結(jié)，從而形成輻射霧。

圖2 2019 年10 月29 日08 時(shí)天氣形勢(shì)圖

2.3 氣象要素特征分析

2.3.1 降水特征

對(duì)8 次中回山云海出現(xiàn)當(dāng)日及前一日柳城縣的降水情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表3 所示。可以看出，無(wú)論是平流霧云海還是輻射霧云海，云海出現(xiàn)當(dāng)日絕大多數(shù)沒(méi)有伴隨降水，僅有1 次平流霧云海出現(xiàn)降水，而輻射霧云海出現(xiàn)當(dāng)日均沒(méi)有伴隨降水。從云海出現(xiàn)前一日降水情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，有1 次平流霧云海前一日出現(xiàn)降水，有2 次輻射霧云海前一日出現(xiàn)降水。因此，中回山輻射霧云海出現(xiàn)時(shí)沒(méi)有降水，云海前一日有時(shí)會(huì)有降水，而平流霧云海有時(shí)會(huì)伴有降水。

表3 柳城中回山云海出現(xiàn)當(dāng)天及前一天降水量

2.3.2 相對(duì)濕度特征

相對(duì)濕度是表征大氣水汽含量的重要指標(biāo)之一，而水汽則是云海形成重要條件。從中回山云海出現(xiàn)前后相對(duì)濕度變化（圖3）可以看出，中回山出現(xiàn)的兩次平流霧云海中相對(duì)濕度均為95%以上（表4）；出現(xiàn)輻射霧云海時(shí)僅有一次相對(duì)濕度小于90%，其余均達(dá)95%以上。由此可見(jiàn)，在一定的天氣系統(tǒng)配置條件下，當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到85%以上時(shí)，中回山可能形成云海，達(dá)到95%以上時(shí)，云海出現(xiàn)的概率明顯增加。

圖3 中回山云海出現(xiàn)前后相對(duì)濕度變化

表4 中回山8 次云海出現(xiàn)時(shí)的相對(duì)濕度

表5 中回山8 次云海出現(xiàn)時(shí)的風(fēng)速

2.3.3 風(fēng)速特征

風(fēng)速的大小會(huì)影響云海的形成及消散速度。分析中回山云海出現(xiàn)前后風(fēng)速變化可見(jiàn)（圖4），平流霧云海出現(xiàn)時(shí)的風(fēng)速均≤3 m·s-1，而在出現(xiàn)前，風(fēng)速不超過(guò)3.5 m·s-1；輻射霧云海出現(xiàn)時(shí)風(fēng)速≤4 m·s-1且大多≤3 m·s-1，云海出現(xiàn)前，風(fēng)速則不超過(guò)6 m·s-1。這表明，中回山云海一般都是在風(fēng)速不太大的情況下形成的，當(dāng)風(fēng)速加大，湍流加強(qiáng)，上下層氣團(tuán)互相交換能量、水汽，云海不容易形成。

圖4 中回山云海出現(xiàn)前后風(fēng)速變化

3 結(jié)論與討論

對(duì)柳城縣中回山8 次云海的出現(xiàn)時(shí)間、主要影響天氣系統(tǒng)及降水、濕度、風(fēng)速等氣象要素特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出以下結(jié)論:

（1）柳城縣中回山云海出現(xiàn)時(shí)間為10 月至次年5 月，冬、春季節(jié)出現(xiàn)頻次較高，云海大多出現(xiàn)在早晨時(shí)段。

（2）中回山云海為輻射霧或平流霧發(fā)展形成，輻射霧更容易發(fā)展形成云海。當(dāng)500 hPa 高空槽前西南氣流或偏西波動(dòng)氣流配合低空偏南暖濕氣流、地面高壓后部或底部時(shí)，易形成平流霧云海；當(dāng)500 hPa 受槽后西北氣流或偏西氣流控制，低層受切變線或偏東（東北）氣流影響，配合地面冷高壓（脊）與1～2 d 前的南下冷空氣時(shí)，則有可能會(huì)出現(xiàn)輻射霧云海。

（3）中回山輻射霧云海出現(xiàn)時(shí)沒(méi)有降水，云海出現(xiàn)前一日有時(shí)會(huì)有降水，而平流霧云海有時(shí)會(huì)伴有降水；在一定的天氣系統(tǒng)配置條件下，相對(duì)濕度達(dá)到85%以上時(shí)，中回山可能形成云海，達(dá)到95%以上時(shí)，云海出現(xiàn)的概率明顯增加；云海一般在風(fēng)速不太大的情況下形成，當(dāng)風(fēng)速≤3 m·s-1時(shí)，平流霧與輻射霧云海出現(xiàn)的幾率均較大。這與付炳秀等［1］對(duì)丹霞山云海的氣象特征分析中“在有降水出現(xiàn)、相對(duì)濕度較大、風(fēng)速較小，平均氣溫日較差高于0 ℃的條件下，丹霞山可觀賞性云海出現(xiàn)的概率較大”基本一致。

本文僅選取中回山8 個(gè)云海個(gè)例作統(tǒng)計(jì)分析，樣本數(shù)量較少，今后需要收集更多的云海個(gè)例，對(duì)云海的成因及預(yù)報(bào)指標(biāo)作深入的分析研究，為中回山云海景觀預(yù)報(bào)提供更好的技術(shù)支撐。