氣象條件對安徽大別山區冬季霧影響分析

丁建隆，馬建國，汪海歐，溫晶磊

(1.安徽省金寨縣氣象局，安徽 金寨 237300；2.安徽省六安市氣象局，安徽 六安 237011)

1 引言

隨著社會經濟不斷發展，霧對交通、工農業生產、社會管理等影響越來越突出[1～3]。因此，認識了解大霧的發生變化規律，對于防止大霧引起的災害有重要意義[4]。我國大霧在不同地理環境下，氣候特征有明顯差異，總體上呈東南部多西北部少的特點[5]，而對于區域性霧，既與天氣環流背景變化有關，也跟地形、地貌有一定關系[6～8]。過去十幾年，國內學者們對我國不同地區不同時段大霧特征進行了許多研究，包括有霧日評估[9]，霧日與溫濕間的關系[10]，以及地區性霧的時空分布特征等[11，12]。

近年來，有學者對安徽大霧氣候特征進行了研究。鄧學良等[13]研究發現安徽霧日數不斷減少，空間分布不均。魏葳等[14]研究馬鞍山地區大霧的氣候特征，結果為冬半年霧日多于夏半年。盧春婷等[15]統計分析了阜陽霧日氣候變化特征，發現年平均霧日呈現出東多西少，并有明顯上升趨勢。王學軍[16]對比分析九華山與平地霧氣候特征，認為山區霧年際變化較大，并逐年遞減，而平地霧逐年遞增。以上在安徽大霧的氣候特征研究方面，取得了許多成果，但對于安徽大別山地區冬季大霧與氣象條件關系研究較為缺乏。本文利用安徽大別山地區地面氣象觀測歷史資料，對該地冬季大霧的氣候特征和氣象因子進行分析，為當地氣象服務提供參考。

2 資料與方法

本文所用資料來自安徽大別山地區7個地面氣象觀測站(圖1)1980～2014年冬季(12月至次年2月)地面逐日觀測資料，包括人工能見度、氣溫、相對濕度、氣壓、風向、風速，地面溫度等，以及水平分辨率為2.5°×2.5°的NCEP/NCAR高空再分析資料(高度場、氣壓場、風場、相對濕度場等)。采用氣象統計方法研究冬季霧生成規律，并對其大氣環流特征進行合成分析。

圖1 地面氣象觀測站點分布

3 結果與分析

3.1 霧日時空變化特征

本文用安徽大別山地區站點資料對霧日變化進行分析，從年冬季霧日變化看(圖2)，大霧異常多年為1992年和2013年，7個測站平均霧日為9.9 d，其次為1990年(9.3 d)，再次為2000年(9.1 d)；7個測站平均霧日不足3 d的少霧年為2010年(1.0 d)、1983年(2.1 d)和1982年(2.6 d)；冬季各月霧日分布中，霧日出現在1月最多，發生頻率占總數的38.0%。從地區差異來看，岳西和霍山霧日累計出現較多。

圖2 1980～2014年各站冬季霧日變化

由不同年代各站年均霧日可以看出(圖3)，各站冬季年均霧日數分布不均勻，大霧的發生具有地域性特點，總體上呈現出“中部高南北低”的分布特征。2010年前存在兩個明顯的高值區，分別是岳西和霍山，冬季年均霧日數7 d以上，2010～2014年霍山冬季霧日仍較多，六安次之，岳西偏少。

圖3 1980～2014年冬季各站年均霧日年代際分布

從各站來看，20世紀80年代除了霍山、岳西的霧日數較多以外，六安也是一個明顯的高值區，可能六安市在80年代成立初期，城市發展對當地霧的形成有促進作用[21]。20世紀90年代和20世紀初年代各站霧日數的分布特征基本一致，結合圖1，可以發現霧日的分布特征與地形有明顯的關系，具體表現為山地多的岳西、霍山、金寨年冬季霧日偏多，六安市受城市小氣候的影響霧日數也較高，而大別山區南部的潛山、太湖和宿松霧日數偏少。因此，地形和地理環境是影響安徽大別山區霧發生的重要因素之一，安徽大別山腹地是冬季霧的易發地。

3.2 冬季晨霧氣象要素分析

大霧是一種局地性很強的天氣現象，大霧形成的主要條件是大氣中要有豐富水汽、近地面大氣層結穩定或輻射降溫等[22]。因此分析大霧與氣象要素的關系，有助于進一步了解大霧形成的物理條件。

本文選取處在大別山腹地及相近的5個測站為代表站(金寨、霍山、岳西、潛山、太湖)，對冬季霧按不同能見度等級劃分(0.5 km≤能見度(V)<1.0 km為大霧，0.2 km≤能見度(V)<0.5 km為濃霧，能見度(V)<0.2 km為強濃霧)。根據霧強度劃分，得出大別山區冬季08時不同強度霧出現次數分布(圖4)，1980～2014年冬季晨霧出現次數最多的是岳西320次，其次是霍山213次，金寨110次，潛山和太湖次數接近，分別是82次和66次。從不同測站來看，除了太湖，其他站能見度越大，出現次數越多。

圖4 1980～2014年冬季不同強度霧出現次數

表1給出了安徽大別山地區冬季晨霧氣象要素值分布，可以看出各個測站的海平面氣壓值多在1010～1035 hPa之間，說明冬季霧發生地面多受高壓或弱高壓控制。出現晨霧的氣溫均在15 ℃以下，溫差最大是霍山-10.9～11.4 ℃，最小的是潛山-2.9～10.3 ℃，各測站的露點溫度和氣溫情況分布一致，氣溫和地面溫度差在-6.4 ℃到5.8 ℃之間，范圍最大的霍山-4.6～5.8 ℃，最小的太湖-2.6～1.5 ℃，95%以上的大霧相對濕度在90%以上，部分相對濕度未達到或接近100%，主要是在高濕環境下的儀器測量誤差所致。另外，大霧發生時的平均風速金寨和霍山在3.0 m/s以下，岳西、潛山和太湖的平均風速在4.0 m/s以下，各站風速都很小。

表1 1980～2014年冬季08時霧氣象要素值分布

3.3 冬季晨霧高空天氣形勢

為了研究安徽大別山區冬季早晨大霧發生時的天氣形勢，本文統計出了1980～2014年冬季08時3站及以上同時觀測到霧日期，根據92次區域性霧的發生時間，由前一日20時至當日08時高空實況圖，主要以500 hPa位勢高度場形勢為依據，將出現大霧的高空天氣形勢分為4種類型(表2)，分別是槽后西北氣流型(NW)，槽前西南氣流型(SW)，高空槽過境型(SW-NW)，西北轉平直氣流型(NW-W)4類。

表2 1980～2014年冬季晨霧天氣形勢分類

3.3.1 槽前西南氣流型

測站08時霧出現的前一日20時至當日08時高空500 hPa均為槽前西南氣流控制，該天氣形勢共出現25次。從槽前西南氣流型高低空天氣形勢(圖5)可以看出，500 hPa槽的位置多處于我國河套地區至西南一帶，距離安徽大別山區較遠。晨霧發生時，安徽大別山區上空700 hPa垂直速度均在-0.2 Pa/s到0.2 Pa/s之間，而多次平均上，20時和08時700 hPa為弱的正速度，08時從我國西南到江淮地區由負到正。850 hPa風場上，我國西南區域有氣旋性切變，安徽大別山區上空為弱的偏西氣流。近地面925 hPa相對濕度從西南到安徽境內逐漸減小，20時和08時相對濕度在75%左右，海平面氣壓值在1020～1025 hPa，安徽大別山區處在北部高壓底部均壓場中。

圖5 槽前西南氣流型天氣形勢

3.3.2 槽后西北氣流型

測站08時霧出現的前一日20時至當日08時高空500 hPa均為槽后西北氣流控制。晨霧發生的槽后西北氣流型出現最多，共有32次，占所有類型總數的34.8%，其中3站霧時出現17次，4站有霧時8次，4站以上有霧時7次。根據槽后西北氣流型天氣形勢(圖6)，安徽大別山區處在700 hPa正速度區，有弱下沉運動，850 hPa低空有西北氣流，925 hPa大氣相對濕度不足65%，850 hPa和925 hPa與地面層間存在逆溫，海平面氣壓場上，一般處于西西伯利亞或蒙古高壓底部，北方有弱冷空氣擴散南下，天氣形勢較穩定，此種天氣條件產生的霧常為輻射霧。

圖6 槽后西北氣流型天氣形勢(08時)

3.3.3 高空槽過境型

高空槽過境天氣形勢出現了22次，通常伴有弱降水天氣。測站08時霧出現的前一日20時500 hPa有高空槽(圖7)，高空槽位置在華北到江漢一帶，安徽大別山區處在高空槽前，08時高空槽移至我國華東東部，安徽大別山區高空轉為槽后西北氣流控制。同時，前24 h內低空850 hPa由弱西南氣流轉為偏西氣流，再由偏西氣流轉為西北氣流。隨著高空系統向東移動，700 hPa垂直速度場中的正負速度區東移，安徽大別區上空也由負速度區逐漸轉成正速度中心，垂直速度超過0.2 Pa/s。近地面低層，20時925 hPa相對濕度達到80%左右，08時濕區東移南下，相對濕度降低至70%左右，20～08時海平面氣壓增大，08時蒙古西部冷高壓向南推進，說明有弱的冷空氣活動。

圖7 高空槽過境型天氣形勢

3.3.4 西北轉平直氣流型

高空西北氣流轉平直氣流型相比其他三種類型發生最少，出現13次。此天氣形勢下(圖8)，霧出現前一日20時高空500 hPa為弱脊前西北氣流控制，霧日08時高空500 hPa轉為西南或西風氣流，低空四川至重慶有氣旋式切變，安徽大別山區位于切變系。統的東部和垂直運動上升、下沉區過渡地帶，垂直速度為0～0.2 Pa/s，海平面氣壓場與呈西高東低分布此類天氣形勢下，霧日當天地面實況為弱降水或降水前期的陰沉天氣。

圖8 西北轉平直氣流型天氣形勢

4 結論與討論

本文利用安徽大別山區1980～2014年氣象資料，分析了安徽大別山區冬季大霧的時空分布特征及氣象要素對霧產生的影響，結論如下。

(1)安徽大別山區冬季霧日時間上整體變化幅度不明顯，但波動頻繁，年際變化大，存在高低值交替出現的規律；冬季霧日空間分布上，各地霧日數分布不均，表現出“中部高南北低”特征。

(2)安徽大別山區晨霧發生時，測站海平面氣壓值在1010～1035 hPa，氣溫在15 ℃以下，露點溫度和氣溫范圍相近，而平均風速在4.0 m/s以下，以靜風為主。霧發生時無明顯的地面主導風向；測站12 h一般為負變溫。

(3)通過對1980～2014年安徽大別山區冬季地面氣象觀測站出現大霧天氣時高空天氣形勢分析，建立了槽后西北氣流型，槽前西南氣流型，高空槽過境型，西北轉平直氣流型4類，其中，槽后西北氣流型出現最多，槽前西南氣流型和高空槽過境型接近，西北轉平直氣流型較少出現。

(4)從不同類型的天氣形勢看，安徽大別山區大霧出現時的海平面氣壓場通常為西高東低形勢，安徽大別山區常處在我國北方高壓底部或均壓場內。槽后西北氣流型天氣一般少云，低層有逆溫，夜間地面輻射降溫明顯；高空槽過境型大霧通常出現在測站降水逐漸停止天氣即將轉好過程中，其他兩類大霧發生當日一般天氣陰沉或有弱降水。

本文對安徽省大別山區冬季大霧時空分布規律及環流特征進行了初步探討，由于研究區域處于南北氣候過渡地帶，地形地貌復雜，霧的局地性很強，測站所在地不能完全代表地區性霧的發生。近年，隨著觀測設備發展和測站密度的增加，傳統的人工觀測被替代，研究方法在新的觀測資料中得出的結論可能有一定差異。