近35年南充大霧特征分析

王碧波 劉書慧 張勇為

摘要 利用霧霾統計14∶00法、NCEP再分析資料，對近35年南充大霧天氣的時空分布特征及其成因進行了初步分析。結果表明，大霧主要集中在20世紀90年代；就季節而言，大霧天氣主要出現在秋冬季；從空間分布來看，霧日主要出現在高坪，濃霧和強濃霧主要出現在儀隴，高坪和儀隴兩站的霧日數占全市總霧日數的70%以上。低層濕度較大、風力較小、層結比較穩定的天氣形勢有利于大霧天氣的形成，再加之晴朗少云的夜間輻射冷卻（秋冬季）及特殊的地形作用（高坪站沿江的城區地形及儀隴站較高的海拔高度），共同構成了南充大霧天氣成因；大霧天氣與空氣污染有較好的相關性，當連續出現大霧天氣時，對應AQI指數和空氣污染等級升高。

關鍵詞 大霧；濃霧；強濃霧；變化特征；成因

中圖分類號 S161.5 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）34-296-04

霧是影響我國的主要災害性天氣之一。最近幾年尤其是人們對霧霾及環保問題的更加重視以后，使得人們對于大霧的成因及其帶來的影響研究越發頻繁，得出了一些可參考的理論分析成果[1-2]。如徐會明等[1]對四川全省大霧天氣的氣候特征及其成因進行了分析，指出四川大霧天氣盆地多于高原，最近20年呈減少趨勢，大霧形成環境主要與空氣濕度大密切相關；顧清源等[2]對盆地大霧成因進行了分析，指出盆地大霧主要形成在地面均壓場、對流層中層風力微弱、外圍無冷平流入侵的天氣形勢下。四川盆地由于特殊的地形及濕潤的氣候特征，成為全國多霧區之一。

南充位于四川盆地東北部，地形以丘陵為主，嘉陵江由北向南穿越而過，特殊的地形地貌賦予了南充典型的中亞熱帶濕潤季風氣候，也正因如此，每年尤其是秋冬兩季為大霧多發期，而其中又以輻射霧為主。根據《四川天氣預報手冊》的統計分析，盆地大霧具有發生頻率高、持續時間長、影響范圍廣等特點，南充大霧日數年平均為37～63 d，且主要分布在沿江一線[3]。頻發的大霧對南充市的工農業生產及人們日常生活帶來了嚴重的影響，筆者在此利用霧霾統計14：00法、NCEP再分析資料，對35年來南充大霧天氣的變化特征及原因進行了分析。

1 資料與方法

對于長期的大霧天氣變化，除按照觀測記錄只要出現霧即統計為一個霧日（輕霧日、霾日）外，有2種常用的處理大量歷史資料的統計方法：①用日均值，定義日均能見度（MOR）<1 km，日均相對濕度（RH）≥95%，并排除降水、吹雪、雪暴、揚沙、沙塵暴、浮塵和煙幕等其他能導致低能見度時間的情況為一個霧日。②使用14：00實測值，用于分析能見度<10 km的資料必須同時滿足以下3個條件：14：00人工觀測有霧；用相應的天氣現象代碼（42）記錄；能見度<1 km，相對濕度>90%記為霧日，同時利用天氣現象代碼可將降水、吹雪、雪暴、揚沙、沙塵暴、浮塵和煙幕等天氣時間篩選出來，這種方法被國際上廣泛用來討論長期能見度的變化趨勢，在此也采用14：00法進行統計分析。

選取南充7個站（高坪、閬中、南部、儀隴、蓬安、營山、西充）1980～2014年逐日地面觀測資料，采用14：00實測值法，對霧（500～1 000 m）、濃霧（50～500 m）、強濃霧（0～50 m）進行統計分析。同時，利用NCEP 2.5°×2.5°再分析資料及中科院數據中心地理數據對大霧時間及空間分布特征進行對比分析，最后利用相關臺站資料對大霧與空氣污染的關系進行簡要統計。

2 大霧時間和空間分布特征分析

2.1 時間變化特征

從圖1可以看出，就霧而言，近35年南充總體呈波動下降趨勢，1996年為霧最多的年份（3.3 d），2012年為霧最少的年份（0 d），20世紀80年代中期為霧日較少時段，90年代為霧最多時段，2000年后霧日呈明顯的下降趨勢；就濃霧而言，35年總體呈現兩邊低中間高的形態，1996年為濃霧最多的年份（4.6 d），1980年為濃霧最少的年份（0.6 d），20世紀90年代為濃霧最多時段，80年代開始到90年代中后期為明顯的增長趨勢，2004年后呈明顯下降趨勢；就強濃霧而言，由于發生次數不多，波形較為波動，最大值也是出現在1996年（0.9 d），35年總體呈下降趨勢，2003年以后未出現濃霧日。

從圖2可以看出，就霧而言，主要出現在冬季，尤其是1和12月，分別為15.9和15.7 d，其余月份日數較少；就濃霧而言，1和12月最高， 均為14.1 d，2～11月呈逐步增長趨勢；就強濃霧而言，12月最高（3.7 d），其次為1月（1.9 d）。從各站總的日數變化來看，呈現兩邊高中間低的形態，即大霧多出現在冬季，以1和12月居多。

從季節分布（表1）來看，大霧天氣總的來說出現在秋冬季，尤其以冬季最多，霧、濃霧、強濃霧日數分別占全年的77.8%、40.7%、59.3%，秋季濃霧和強濃霧分別占全年的29.7%、28.1%。冬季大霧主要出現在1和12月（其中霧日約占全年的90%，濃霧和強濃霧占全年的80%左右）。從大霧種類來講，主要是以霧和濃霧日數居多。

由于1996年為大霧日數最多的年份，利用NCEP 2.5°×2.5°再分析場資料，著重對該年的環流形勢進行簡要分析。從圖3可以看出，盆地東北部500 hPa高空主要受偏西北氣流控制，無明顯波動氣流，秋冬季有利于地面輻射冷卻降溫；近地面以弱高壓或均壓場為主，無明顯冷空氣影響，氣壓梯度力較弱，不宜產生較大風速，有利于霧的生成與維持；低層925 hPa盆地東北部相對濕度為80%～85%，表明低層水汽較為飽和，水平風速場上為一低值區，風速<2 m/s，也有利于霧的生成與維持。在這樣的環流背景下，盆地東北部在高空西北氣流的引導下，夜晚天空狀況較好，輻射較強，降溫較多，近地面以均壓場控制，大部分地方以靜風或微風為主，且低層水汽含量很高，霧就容易產生且維持較長時間。

2.2

空間分布特征 由圖4可知，近35年南充霧主要分布在高坪、儀隴、南部，高坪站35年霧日總數達147 d，其次是儀隴（63 d），兩站合計日數占全市的70.9%，南充西部及東部蓬安、營山大霧較少；濃霧、強濃霧呈東北—西南向迅速減少的趨勢，最大值出現在儀隴，其中濃霧占全市的82.9%，強濃霧均出現在儀隴。高坪霧日主要出現在11月～次年1月，其余月份大霧日數幾乎為0，而儀隴一年四季都有，但以秋冬季較多，霧的種類以濃霧居多（圖5）。

由于高坪站為市區代表站，儀隴站為海拔最高的大監站，兩地的地形對于大霧成因的影響也是有一定作用的。高坪站其西側為寬廣的嘉陵江江面，由于嘉陵江為長江第一大支流，蒸發量較大，東南側為鶴鳴山，在這種地形下，當秋冬季比較暖濕空氣移動到較冷的水面時，因下部冷卻，易形成輻射-平流混合霧[4-5]，再加之近幾年城市快速發展，周邊高層建筑物對探測環境造成了一定的影響，在一定程度上也阻礙了霧的消散（圖6a1、b1）。

儀隴站海拔660 m，是南充海拔最高的大監站，四周遮擋物較少，地形上屬于山脊之上（圖6a2、b2），受山坡等地形影響，冬季晴空輻射降溫后，地表溫度更低，更容易輻射冷卻形成輻射霧。高坪站反映了盆地大霧主要分布在沿江一帶的特點，而儀隴站則代表了地形作用對于大霧形成的影響，特殊的地形地貌及多夜雨的氣候特征共同構成了南充大霧的形成原因。

3 大霧天氣與空氣污染的關系

在冬季，大霧天氣不僅會給交通帶來不便，空氣中含有的酸、堿、鹽、胺、苯等重金屬微粒和病源微生物還可對人們的身體健康構成威脅。從大氣物理方面來講，與大霧天氣伴隨而生的通常還有輕霧等天氣，因此無論霧還是輕霧，其與空氣質量的聯系均較為密切。在此對2013年11月～2014年12月期間南充市環保部門高坪區監測站的日均AQI及空氣等級進行時間序列排序，并將該時段內高坪站臺站記錄霧、輕霧日數變化與日均AQI和空氣等級進行同期比較。結果發現（圖7），AQI大值區主要出現在2013年冬季～2014年初春，2013年11月4日和2014年1月28日AQI分別為426和315，達到了嚴重污染級別，此時的空氣污染等級也是最高的；而霧日數的2個波峰恰好對應了這2個大值區，輕霧卻不能很好的對應；從整個一年多的變化趨勢比較來看，大霧的變化趨勢與空氣污染有較好的對應關系，說明空氣污染主要發生在大霧（水平能見度≤1 km）天氣中，大霧天氣的發生往往指示著中高污染天氣的發生。

4 結論

（1）從大霧時間分布來看，主要集中在20世紀90年代，其中以1996年為峰值。霧和強濃霧總體呈下降趨勢，而濃霧呈現中間高兩邊低的形態，從2004年開始，霧和強濃霧呈明顯下降趨勢，2003年后未出現強濃霧。就季節而言，大霧天氣主要出現在秋冬季，尤其是1和12月，占全年總日數的80%以上。

（2）從大霧空間分布來看，霧日主要出現在高坪，濃霧和強濃霧主要出現在儀隴，且這兩站的大霧日數占全市的70%以上。高坪站沿江的城區地形及儀隴站較高的海拔高度有利于大霧天氣的形成和維持。

（3）從大霧天氣發生的環境場分析，低層濕度較大、風力較小、層結比較穩定的天氣形勢是形成大霧天氣的必要條件，再加之晴朗少云的夜間輻射冷卻（秋冬季）及特殊的地形作用，使得南充大霧得以生成與維持，而其中又以高坪和儀

隴最為顯著。