□帥 川 周山華 晏子郁 彭 勃 李小冬

對(duì)云海而言，其在山岳類型風(fēng)景當(dāng)中，是一個(gè)很重要而且非常值得研究觀賞的一種自然景觀，由于其五彩繽紛的顏色和斑斕變化的奇觀，吸引著無數(shù)游客的目光。如果想看到壯麗的云海景象，最好到高山上，于冬、春時(shí)節(jié)去觀賞。尤其是冷空氣過后，雨過天晴之時(shí)，最容易看到云海。而對(duì)于井岡山來說，觀賞云海的最佳地點(diǎn)為黃洋界景區(qū)。此處山體環(huán)繞，而且這里的靜風(fēng)較多，大氣層的凝結(jié)程度相對(duì)來說比較穩(wěn)定，因此會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)云海氣候特征，而且一旦出現(xiàn)則是美不勝收，讓人流連忘返。

一、井岡山降水、濕度、氣溫情況分析

(一)降水分析。井岡山多年年平均降水量為1916.1mm，平均降水天數(shù)為208天。較多的雨水，不僅讓井岡山地區(qū)的水草十分豐茂，而且森林比較茂密，這也為云海景觀的形成奠定了十分重要的基礎(chǔ)。

(二)濕度分析。井岡山地區(qū)濕度較大，井岡山多年年平均相對(duì)濕度在86%。而相對(duì)濕度如果越大，氣流遇到山地地形就逐漸上升，氣溫也就不斷降低，這將有利于水汽的凝結(jié)。和井岡山的降雨情況進(jìn)行對(duì)照，會(huì)發(fā)現(xiàn)井岡山在夏季6月到8月的相對(duì)濕度、降雨量，二者呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。

(三)氣溫分析。近年來井岡山地區(qū)的氣溫有逐步升高的趨勢。井岡山地區(qū)在冬季時(shí)候的一般平均氣溫為7.2℃左右，其中在1月份的時(shí)候天氣最冷，此時(shí)的月平均氣溫僅僅只有6℃。另外，井岡山在冬季時(shí)候的降水量也呈現(xiàn)上升跡象。井岡山常年降雨量十分充沛，年平均的氣溫約為14.2℃。在井岡山茨坪地區(qū)，也就是觀測站附近，由于這里的海拔高度較高、加上其四面環(huán)山的地形，因此氣候上有著冬長、夏短、秋早、春晚的特點(diǎn)。

(四)霧日數(shù)、日照分析。井岡山的霧日也較多，2014～2019年的平均霧日達(dá)118.55天。特別是春季以及冬季，平均每月的霧日達(dá)9天左右，最少的霧日則出現(xiàn)于氣溫較高的七月和八月，這兩個(gè)月的平均霧日僅為1.99天。井岡山的冬季，也就是在四月到十一月份期間，霧日和平均氣溫呈反相關(guān)。因?yàn)榫畬皆谶@段時(shí)間里，出現(xiàn)較多霧日，因此全年的日照時(shí)數(shù)只有1381.2小時(shí)。

二、井岡山云海預(yù)報(bào)模型創(chuàng)建

(一)資料數(shù)據(jù)來源。本研究所使用的數(shù)據(jù)資料包括2015年以來井岡山地區(qū)從地面到高空的相關(guān)天氣資料，其中地面氣象數(shù)據(jù)來源井岡山國家氣象觀測站，其海拔高度為843.0米，可以觀測能見度、氣溫、降水、風(fēng)向、風(fēng)速、日照等多個(gè)氣象指標(biāo)；高空資料數(shù)據(jù)來源NCEP/NCAR再分析資料，并通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)中常用的雙線插值法對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，為云海天氣預(yù)報(bào)模型的建立打下基礎(chǔ)。

(二)研究方法。利用2015～2020年井岡山茨坪氣象觀測站各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料，分析井岡山地區(qū)冬季在云海出現(xiàn)的時(shí)候，各個(gè)要素的相關(guān)分布情況以及演變特征，選取能夠充分反映井岡山地區(qū)云海天氣變化特點(diǎn)的具體指標(biāo)，作為云海天氣的預(yù)報(bào)因子，對(duì)這些預(yù)報(bào)因子的每一個(gè)特征進(jìn)行具體分析，從而確定其相關(guān)的閾值以及指標(biāo)。在對(duì)井岡山云海天氣氣象預(yù)報(bào)模型創(chuàng)建時(shí)所指的冬季，并不是人們一般意義上所理解的冬季，而是指該地區(qū)的每年10月到次年的3月。以指標(biāo)套疊法，對(duì)井岡山的水汽、層結(jié)、風(fēng)力等系列條件進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，從這里面選取相應(yīng)的預(yù)報(bào)指標(biāo)，從而確定好各個(gè)預(yù)報(bào)因子的Xi閾值，然后把所有相關(guān)的預(yù)報(bào)指標(biāo)根據(jù)指標(biāo)疊套法的計(jì)算方法進(jìn)行疊加。如果這些因子在鎖定的閾值區(qū)間內(nèi)，那么該因子就取值就為1，否則其取值則記作0。據(jù)此類推，當(dāng)有m個(gè)因子在閾值的區(qū)間時(shí)，則將其記錄B=m，其公式為：

B=B1+B2+B3+…+Bn-1+Bm

(1)

(三)井岡山地區(qū)云海天氣概況。

1.井岡山云海的年際變化。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2015～2020年井岡山年平均的云海天數(shù)為3.3天，存在很大的年際差異明顯，最多為6天(2018年)，最少為1天(2015年)。而2015～2020年井岡山年平均大于等于50%的云海天數(shù)為3天。2018年到2019年以來，井岡山地區(qū)的云海發(fā)生次數(shù)存在明顯減少的跡象，這是因?yàn)?015年到2020年期間，井岡山地區(qū)的冬季平均氣溫呈現(xiàn)出明顯上升的趨勢。

2.井岡山云海的季節(jié)變化。對(duì)于井岡山的云海氣候而言，還存在非常明顯的季節(jié)變化特征：1月到2月份云海氣候平均出現(xiàn)的天數(shù)為3.2次，到了3月出現(xiàn)云海氣候的次數(shù)開始逐漸減少，到了7月份出現(xiàn)云海的氣候天數(shù)降到最少，只有在2012年的7月份出現(xiàn)過一次，之后云海天氣的出現(xiàn)次數(shù)逐步增加。到了11月份左右出現(xiàn)云海氣候的天數(shù)為平均三次。對(duì)于井岡山地區(qū)而言，其云海天氣主要集中在氣溫較低的冬季，也就是下半年的時(shí)間里。而且井岡山地區(qū)的云海天氣和月平均氣溫這二者之間顯示出負(fù)相關(guān)，而且其相關(guān)系數(shù)為-0.812(P=0.001)。

3.井岡山云海的日際變化。在各個(gè)月份里，09時(shí)出現(xiàn)云海天氣的次數(shù)最多，這主要是因?yàn)樵诰畬降貐^(qū)，秋冬季節(jié)的早上往往會(huì)有較濃的輻射霧，一旦太陽升起，地面溫度升高，霧氣慢慢上升成為層云。正因如此，在井岡山地區(qū)云海天氣的預(yù)報(bào)因子選取方面，需要全面考慮該地區(qū)的水汽條件、層結(jié)條件、風(fēng)速條件以及各個(gè)要素的空間分布情況。

(四)預(yù)報(bào)因子的選取。本次在進(jìn)行創(chuàng)建井岡山地區(qū)的云海預(yù)報(bào)模型時(shí)，一共選擇了15個(gè)預(yù)報(bào)因素作為參考指標(biāo)，即：預(yù)報(bào)云海日當(dāng)天早上九點(diǎn)左右的井岡山氣象觀測站分別在700hPa、850hPa、925hPa的相對(duì)濕度、氣溫、風(fēng)速，以及850hPa—700hPa、925hPa—850hPa、925—700hPa的相對(duì)濕度差、相對(duì)溫度差。

通過統(tǒng)計(jì)2015年到2020年井岡山地區(qū)冬半年每個(gè)月的備選預(yù)報(bào)指標(biāo)，在發(fā)生云海氣候、不發(fā)生云海氣候時(shí)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差，同時(shí)通過繪制箱線圖進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣本在所選的15個(gè)指標(biāo)當(dāng)中，有一定的差異：預(yù)報(bào)日09時(shí)850hPa的相對(duì)濕度，925hPa—700hPa相對(duì)濕度差，850hPa的氣溫，850hPa—700hPa、925hPa—850hPa溫度差，925hPa、850hPa的風(fēng)速等，這些指標(biāo)能夠很好地反映井岡山地區(qū)云海氣候的具體相關(guān)特征，從而將其確定為9時(shí)的云海氣候預(yù)報(bào)因子。進(jìn)行研究統(tǒng)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)井岡山地區(qū)在9時(shí)的風(fēng)速如果大于12m·s-1，則出現(xiàn)云海天氣的概率極低；但是當(dāng)井岡山地區(qū)的相對(duì)濕度數(shù)值大于99%時(shí)，80%的天氣為大霧天氣，因此本文建立云海天氣預(yù)報(bào)模型的消空指標(biāo)，選取9時(shí)井岡山地區(qū)的風(fēng)速指標(biāo)、相對(duì)濕度指標(biāo)。由于井岡山地區(qū)在不同的月份，形成云海天氣的各種氣象條件或者或少存在一定的差異，因此為了方便獲取各月云海氣象預(yù)報(bào)因子的區(qū)間閾值，對(duì)井岡山云海出現(xiàn)時(shí)候的各個(gè)預(yù)報(bào)因子的分布特征進(jìn)行分析，從而獲取各云海氣象預(yù)報(bào)因子的區(qū)間閾值。

(五)指標(biāo)疊套法云海預(yù)報(bào)。本文利用指標(biāo)疊套法分別創(chuàng)建井岡山地區(qū)1月、2月、3月、10月、11月、12月的云海天氣預(yù)報(bào)模型。以1月份為例，首先對(duì)從氣象站所獲取的相關(guān)樣本進(jìn)行消空處理，消空的條件為：井岡山氣象觀測站的相對(duì)濕度要大于98%，風(fēng)速要大于12m·s-1。然后對(duì)消空以后的相關(guān)具體樣本進(jìn)行一個(gè)個(gè)判斷，看這其中的預(yù)報(bào)因子是不是在相應(yīng)的區(qū)間之內(nèi)，假如是在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，那么就將云海天氣的預(yù)報(bào)因子記為1，如果不在這個(gè)區(qū)間之內(nèi)，就將云海天氣的預(yù)報(bào)因子記為0，然后將這些數(shù)值進(jìn)行相加，從而得到累加值，如果數(shù)值越大則表明井岡山地區(qū)具有極大可能會(huì)出現(xiàn)云海氣候，如果累加值大于或者等于12，便可以認(rèn)定井岡山地區(qū)非常有可能出現(xiàn)云海天氣。根據(jù)這個(gè)統(tǒng)計(jì)方法，即：指標(biāo)套疊法，對(duì)2019年冬季半年于早上九點(diǎn)時(shí)候的云海天氣預(yù)報(bào)信息進(jìn)行正確率、誤報(bào)率、空?qǐng)?bào)率檢驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在這段時(shí)間內(nèi)一共出現(xiàn)了4次云海，而天氣預(yù)報(bào)報(bào)對(duì)了3次，漏報(bào)了1次，總體云海天氣預(yù)報(bào)的正確率為75%，漏報(bào)概率為25%。通過這種方法在2005年到2019年1月、2月、3月、12月的云海天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度比較高，其中根據(jù)檢測結(jié)果，井岡山氣象觀測站對(duì)云海天氣的預(yù)報(bào)1月份TS評(píng)分最高為42%。

三、結(jié)論與討論

2005年到2019年之間，井岡山地區(qū)每年出現(xiàn)云海天氣的平均天數(shù)為3.3天，而且不同的年份由于氣溫、降水、氣壓、霧日條件的不同，存在很大的差異。同時(shí)，井岡山地區(qū)的云海氣候存在非常明顯的季節(jié)變化特征,而且云海出現(xiàn)最多的季節(jié)主要在下半年的冬季，這是因?yàn)槎镜臍鉁亟档?。還有，井岡山地區(qū)每月出現(xiàn)云海氣候的天數(shù)和月平均氣溫呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的關(guān)系。每天出現(xiàn)云海氣候也存在明顯變化，根據(jù)本文研究的4個(gè)時(shí)段，早上9點(diǎn)出現(xiàn)云海氣候的頻率為最高。

云海發(fā)生之前一般多表現(xiàn)為井岡山茨坪觀測站的平均相對(duì)濕度相對(duì)較大,而且在850hPa以上的區(qū)域有變干特征,黃洋界景區(qū)附近風(fēng)速較小，從近地面到850hPa處整個(gè)氣層逆溫、逆濕現(xiàn)象明顯。

本文通過指標(biāo)疊套法對(duì)井岡山地區(qū)冬半年的每個(gè)月云海氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行歷史性的觀測,其總體的正確率是75%,而TS綜合評(píng)分是31%。漏報(bào)概率為25%，空?qǐng)?bào)概率為52%，TS的評(píng)分是36%。其中根據(jù)檢測結(jié)果，井岡山氣象觀測站對(duì)云海天氣的預(yù)報(bào)1月份TS評(píng)分最高為42%。