海峽西岸周寧高山云霧特征分析*

陳少琴 阮惠瑾 林長城 趙一夫

海峽西岸周寧高山云霧特征分析*

陳少琴1阮惠瑾2林長城3趙一夫4

1.寧德市蕉城區氣象局 2.周寧縣氣象局 3.福建省氣象科學研究所 4.寧德市氣象局

利用福建周寧縣1981～2010年的云霧資料，對當地云霧特征及與天氣系統和氣象要素場的配置進行分析研究。結果表明，周寧縣的年霧日總體呈下降變化趨勢；霧日的季節性變化明顯，冬春季霧日最多，夏季最少；霧日3月最多、7月最少。冬春季整日霧日占總霧日的30%之上；連續霧日主要在1～3月出現。周寧縣多霧日的年份與月份，與西太平洋副高強度偏弱和范圍小、西風帶槽脊強度中等和南支槽影響有關；周寧縣霧日與平均氣溫變化呈反相關，與相對濕度呈正相關，春季到秋季表現尤為明顯。地面受冷高壓底部偏東或東北氣流影響時，配合中高層西南氣流的影響，易形成連續性大霧天氣。

海峽西岸 高山 云霧 周寧縣

霧是指大氣中因懸浮的水汽凝結，水平能見度低于1km的天氣現象[1]。近年來，國內有關霧方面的研究有：馮蕾等[2]從統計和數值預報兩方面總結了國內外在霧預報技術上的進展，提出使用高分辨率的一維霧模式與中尺度天氣模式相結合的方法提高霧預報的準確率；牛生杰等[3]通過霧的氣候特征、霧與湍流之間的相互作用，對我國在霧研究方面取得的進展進行了回顧；王博妮等[4]總結概括了近年來氣候統計方法對霧的機制、監測識別與預報技術研究，針對目前和未來研究方向進行了分析；石林平等[5]分析了華北平原大范圍大霧的氣候特征及大霧天氣的低空風場、地面氣壓場等特點,提出了天津預報大霧的部分消空指標；劉德等[6]利用合成方法分析了幾次典型輻射霧和雨霧的環流形勢、流場特征以及霧的垂直結構，揭示了重慶輻射霧和平流霧的形成原因；陳石忠等[7]通過對形成萍鄉地區輻射霧、平流霧主要氣象因子和天氣的分析，篩選出與霧日相關關系比較好的6個氣象因子，建立了春、秋、冬三個季節霧的預報方案，馬治國[8]、葉光營等[9]分析了福建霧的氣候變化分布規律。

周寧縣地處海峽西岸閩東北，為福建省高山縣城，霧日出現次數最多。霧對喜歡漫射光、濕潤天氣作物的生長和品質有利，周寧縣茶葉品質好，本地生長的野生蘭科等植物很大程度上得益于山高霧多的獨特環境；然而，由于霧日能見度差，當地交通受影響較大[10-11]，特別給橫貫周寧縣的寧上高速公路交通帶來極大的安全隱患。為此，本文利用1981～2010年海峽西岸周寧縣氣象觀測資料對周寧縣云霧的變化特征及與天氣系統和氣象要素場的配置進行分析，旨在提高當地的霧預警預報能力，更好地服務和滿足地方經濟建設與社會發展的需求。

1 資料來源和處理

選取周寧縣1981～2010年地面氣象觀測資料進行統計分析，每個霧日視每日3個觀測時次（08時、14時和20時）中出現一次以上霧的觀測記錄而定。

福建省季節劃分：春季為3～6月，夏季為7～9月，秋季為10～11月，冬季為12～2月。

2 霧日形成的特點

周寧縣境內平均海拔在800m以上，地型多為山谷、盆地，總體地形呈西高東低結構，地形的多樣化結合亞熱帶季風氣候的特點，造成各種類型的霧如鋒面霧、輻射霧、平流霧均可出現。鋒面霧多數在春季冷暖空氣交匯時出現；因周寧縣夜間輻射降溫明顯、晝夜溫差大，易形成輻射霧,輻射霧一年四季都有，以秋冬季居多，夏季時有出現。平流霧則是在春季出現。之所以周寧縣霧日出現頻率高,主要是因為周寧縣高海拔和地形地勢明顯增加云霧出現的機會。一方面，多盆地和山谷，有利于水汽的積累及局地逆溫層的形成，其次，由于地形西高東低，在東風氣流下，暖濕氣流沿地形抬升，很容易形成爬坡霧；尤其是春季云底高度較低，常將周寧縣籠罩在云霧中。

3 結果分析

3.1 霧日的年變化

1981～2010年間，周寧縣霧日出現的總天數為2468d，年平均82.27d。周寧縣30年霧日的逐年變化結果見圖１，其中霧日最少年份為2004年，僅有49d，其次為1999年，為51d；霧日最多年份是1985年，為115d，其次是1983年，為113d，霧日最少年份和最多年份相差66d。

圖1 1981～2010年周寧縣逐年霧日變化圖

按每10年統計分析，1981～1990年的霧日年均為103.7d，1991～2000年年均為82.4d，2001～2010年年均為60.7d，說明周寧縣的霧日每10年都呈減少趨勢，其中21世紀第一個10年的霧日比20世紀80年代減少近44%,整體上呈持續減少趨勢。王麗萍等指出[12]，霧日數偏少（多）與相對濕度偏?。ù螅鉁仄撸ǖ停┐嬖谝欢ǖ膶P系，估計周寧縣年霧日的減少趨勢也與當地生態環境改變、縣城發展、局地下墊面環境的改變[13]以及人類活動的加劇有關。

3.2 霧日的季變化

表1為1981～2010年周寧縣不同季節霧日的統計結果，由表1可以看出，周寧縣霧日主要出現在冬春兩季，冬春季的霧日均超過30%，夏季最少，只有6.7%，與冬春兩季相比，相差近5倍。冬季周寧縣氣溫偏低，在雨后轉晴時易出現輻射霧，春季則因鋒面附近冷暖交匯，出現鋒面霧的機會更多；夏季向秋季轉換時，伴隨地面氣溫的降低，周寧縣的霧日出現次數也緩慢增多，主要由局地輻射霧造成。可見，周寧縣霧日的季節性變化是相當明顯的。

按每10年統計，從 1981～1990年到2001～2010年的四季，每10年均呈減少趨勢。以2001～2010年時間段的霧日與1981～1990年時間段的霧日相比來看，夏季的霧日減少最多，達近5倍，秋季的霧日減少近1倍，而冬春兩季霧日減少近0.5倍。

表1　1981～2010年不同季節下周寧縣霧日統計結果

3.3 霧日的月變化

圖2為周寧縣30年的霧日月分布統計結果，由圖2可以看出，周寧縣霧日的月變化整體呈單峰型變化，其中3月份出現霧日的次數最多，月均為13.9d，其次是2月,月均為12.1d；7月份霧日出現的最少，月均僅為1.3d，其次是8月，月均1.7d。最多月份與最少月份相差10倍多。因為3月份為福建省的春雨季，冷暖交匯，雨后易出現霧；7月為福建省的炎熱夏季，副熱帶高壓北移并控制福建，其下沉氣流不利于局地霧的形成。

圖2 1981～2010年周寧縣霧日逐月變化圖

3.4 霧日的日變化

統計30年白天和夜間均有霧記錄的日數占該月霧日百分比的情況如圖3所示，8月總共才出現2d，7月出現6d，9月出現15d，2月有204d為最多，圖3表明冬季一天內都有霧記錄的日數占該月總霧日的比例都在50%以上，春季一天內都有霧記錄的日數占該月總霧日的比例都在30%～50%之間，而7～9月所占的比例在10%上下，特別是8月僅占3.9%。

周寧縣霧的日變化特點具有明顯的季節性，冬春季的霧經常連續多日出現，連綿不斷，這個季節的霧多且沒有明顯的日變化規律，一天內任何時間都有可能出現或消散；夏秋季的霧則多變，多出現在下半夜至早上，日出后逐漸消散。

圖3 1981～2010年周寧縣逐月白天和夜間均有霧記錄的日數占該月霧日的百分比

3.5 最大連續霧日分布情況

周寧縣春季多受冷暖空氣的影響，在鋒面附近經常出現鋒面霧，冷空氣南下到福建北部時,受武夷山脈的阻擋，常常形成靜止鋒維持數日，經常會出現長時間的霧，1981～2010年期間，各月出現連續霧日如圖4所示。30年間，連續霧日最多的是1月和2月，均為10次，3月次之，為9次；從夏季到秋季的5個月，均未出現連續霧日。

圖4 1981～2010年周寧縣各月出現連續霧日次數

1981～2010年最大連續霧日如表2所示，最多的最大連續霧日發生在1998年，有14日，最少的最大連續霧日發生在1999年，僅有3日。此期間霧的特點是濃重且影響時間長，日變化小。冬季有時也會有鋒面霧的發生，特別是晚冬時節。

表2 1981～2010年周寧縣最大連續霧日

4 霧與氣象要素場的關系

4.1 高度場對霧日的影響

利用1981～2010年NOAA月平均再分析資料，選取30年中平均霧日最多的3月份和最少的7月份所對應的500hPa高度場和850hPa的流場以及濕度加以分析。

其中，霧日最多的1985年3月與霧日最少的2004年7月對比30年平均場,如圖5所示，可以看出500hPa高度場的差異主要體現在西太副高與西風帶槽脊的強弱上。1985年3月東亞大槽較30年平均場強度更弱，但是位于青藏高原南部的南支槽卻更加明顯。2004年7月西太副高強度也強于30年平均場。在霧日最多的3月，西太副高強度弱，西風帶無明顯槽脊，僅有較弱的南支槽，流型較為平直，東亞大槽也不明顯。霧日最少的7月，則副高強度強，多處于西風帶槽前與副高邊緣控制的形勢下。

通過對30年周寧霧日資料的讀取，也可以發現30年來周寧縣平均霧日整體呈下降趨勢，1981～1990年之間的3月，周寧縣月平均霧日為近17日，2001～2010年之間的3月，周寧縣月平均霧日為近9日，下降趨勢非常明顯。這個現象應該也與近十年來觀測密度降低與觀測場周邊環境變遷有一定的關系，但這些因素影響作用有限，大的整體環流背景還是在霧日的降低中起到了主導作用。選取1981～1990年的3月500hPa平均高度場（圖6）與2001～2010年的3月500hPa平均高度場（圖7），可以看出：1981～1990年這十年平均場中，位于孟加拉灣處有明顯的南支槽存在，而2001～2010年期間，南支槽則較弱。通過對兩個十年間3月平均場的對比中可以看出，上游南支槽的存在，使得來自印度洋的西南暖濕氣流可以源源不斷向我國華南一帶輸送水汽，對于周寧縣形成霧日是非常有利的環流背景條件，正是由于近十年3月份南支槽整體較弱，所以霧日呈整體下降趨勢。

圖5 1981～2010年500hPa平均高度場

圖6 1981～1990年3月500hPa平均高度場

圖7 2001～2010年3月500hPa平均高度場

4.2 風場對霧日的影響

850hPa風場（圖8）的差異主要體現在華南暖切位置上。在霧日顯著多的3月，福建省上空西南氣流有風向與風速的輻合，華南暖切從我國西南地區一直延伸到我國江南北部一帶，福建處于華南暖切尾部的南側，多連續低溫陰雨的天氣，是有利于形成霧的天氣形勢。而霧日顯著少的7月，華南暖切消失不見，西南氣流較強，海上高壓（反氣旋性環流）發展強盛，風向風速均無輻合。

4.3 濕度場對霧日的影響

霧日的差距與相對濕度有著很好的對應關系。在霧日顯著多的3月，相對濕度在70以上；霧日顯著少的7月，則小于70，霧日數與相對濕度呈明顯的正相關關系（圖9）。特別要注意，周寧縣冬季濕度其實也較大，但月均霧日數不及早春3月，主要是周寧縣在3月既容易在夜間輻射冷卻降溫形成輻射霧，也容易在西南暖濕氣流水汽輸送下產生平流霧。而冬季多為夜間輻射冷卻產生的輻射霧，平流霧日較初春少。

圖9 1981～2010年3月和7月850hPa濕度場

4.4 霧日與氣溫、相對濕度的變化關系

霧是水汽在近地層達到或接近飽和、在凝結核上凝結而成，其形成與空氣溫度、相對濕度密切相關。按照每10年統計，1981～2010年的霧日與平均氣溫、相對濕度的變化見表3。

從表3可以看出，從20世紀80年代起，到21世紀的第一個10年，四季的霧日隨著平均氣溫升高、相對濕度減小而減少。其中，秋季的相對濕度減少最多，為6.5%；冬季平均氣溫升高最多，為1.4℃。因此，隨著氣候變暖，周寧縣的霧日呈現減少趨勢。

表3 1981～2010年周寧縣四季霧日、平均氣溫、相對濕度統計表

5 1998年3月最長連續霧日各背景場分析

1998年3月連續霧日14日，周寧縣近半月都處在霧的籠罩之下，是周寧縣近30年最長一次連續霧日過程。選取1998年3月500hPa平均高度場、850hPa流場、濕度場以及海平面氣壓場如圖10所示，可以看出，在這次明顯的連續霧日過程中，500hPa位于孟加拉灣的南支槽更加明顯，850hPa西南氣流強盛，華南暖切東伸至長江中下游一帶，濕度較大，海平面氣壓場基本位于冷高壓前段的底部。在這種形勢下，周寧縣上空的大氣中高層受500hPa南支槽前的影響，引導氣流為偏西到西南氣流，低層850hPa西南暖濕氣流強盛，為大霧形成提供充沛的水汽與熱力條件，地面受高壓底部偏東到東北氣流影響，是輻射霧生成的重要條件，同時，由于近地面高度與850hPa高度風向明顯不同，周寧處在較強的垂直風切變之下，對近地面逆溫的穩定維持很有幫助，因而有利于霧的生成和維持。

圖10 1998年3月各要素場分布情況

6 結論

（1）周寧縣的年霧日總體呈下降變化趨勢，與當地生態環境改變、經濟發展及人類活動加劇有關；霧日的季節性變化明顯，其中冬春兩季霧日最多，夏季最少；霧日月變化呈單峰型變化，３月份霧日最多、７月份最少。

（2）周寧縣冬季整日霧日占該季總霧日的比例超過50%，春季則在30%～50%之間，夏季最少在10%之下，其中8月份僅占3.9%。連續霧日主要出現在1～3月，夏秋兩季無連續霧日。

（3）周寧縣多霧日的年份與月份，與西太平洋副高強度偏弱和范圍小、西風帶槽脊強度中等和南支槽影響有關，主要體現在850hPa流場華南暖切東伸明顯，西南氣流有風向與風速輻合，水汽輸送強盛；少霧日的年份與月份，與西太副高強度強及范圍大、西風帶槽脊位置偏內陸有關，主要體現850hPa流場西南氣流風速較強，無風速輻合，為海上高壓環流的脊區，多下沉運動。

（4）周寧縣霧日與平均氣溫變化呈反相關，平均氣溫上升，霧日減少；霧日與相對濕度呈正相關，相對濕度越大，霧日越多，相對濕度越小，霧日越少，春季到秋季表現尤為明顯。

（5）當冷高壓前段南下，地面受冷高壓底部偏東或東北氣流影響時，配合中高層西南氣流的影響，周寧縣則形成連續性大霧天氣。

[1] 蔡玉榮，張玲，李中斌，等. 章丘大霧氣候特征分析[J].山東氣象，2011(31)：73-74.

[2] 馮蕾，田華. 國內外霧預報技術研究進展[J].南京信息工程大學學報（自然科學版），2014，6（1）：74-81.

[3] 牛生杰，陸春松，呂晶晶，等. 近年來中國霧研究進展[J].氣象科技，2016，6（2）：6-19.

[4] 王博妮，徐芬，田小毅，等. 我國近年霧研究方法及研究熱點綜述[J].氣象科技，2014，42（1）：23-30.

[5] 石林平，遲秀蘭. 華北平原大霧分析和預報[J].氣象，1995，21(5)：45-47.

[6] 劉德，周國兵，向波, 等. 重慶霧的天氣成因[J].氣象科技，2004，32(6)：461-466.

[7] 陳石忠，葉小峰，戴晶晶，等. 萍鄉地區霧的特征分析及預報方法初探[J].氣象與防災研究，2007，30(4)：61-64.

[8] 馬治國，張春桂，陳家金，等. 福建省沿海霧的氣候變化特征分析[J].中國農業氣象，2011，32(增1)：69-73.

[9] 葉光營，吳毅偉，劉必桔. 福州區域霧霾天氣時空分布特征分析[J].環境科學與技術，2010，33(10)：114-119.

[10] 李嵐，李洋，邢獎月，等. 沈大高速公路霧氣候特征與氣象要素分析[J].氣象與環境學報，2009，25(1)：49-53.

[11] 魏文華，王體健，石春娥，等. 合肥市霧日氣象條件分析[J].氣象科學，2012，32(4)：437-442.

[12] 王麗萍，陳少勇，董安詳, 等，氣候變化對中國大霧的影響[J]. 地理學報，2006，32(1)：527-536.

[13] 劉勇，王東勇，田紅, 等，氣象觀測環境的變化對氣溫序列的影響分析[J].氣象科學，2006，26(4)：436-441.

科技部公益性行業科研專項（GYHY201406033）、華東區域氣象科技協同創新基金合作項目（QYHZ201406）共同資助。