周寧縣大霧特征及預(yù)報(bào)技術(shù)研究

楊荔珊，楊明燦，黃德華

1.柘榮縣氣象局，福建柘榮 355300；2.莆田市氣象局，福建莆田 351100

1 概述

霧是引起低能見度的主要天氣現(xiàn)象。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代交通的日益普及，霧引起的交通事故更加頻繁和嚴(yán)重，社會對霧天氣的預(yù)報(bào)需求也隨之越來越高，如何提高霧的預(yù)報(bào)技術(shù)水平是確保交通安全的重要措施。然而，在各種天氣狀況的預(yù)報(bào)中，霧的預(yù)報(bào)難度依舊很大，霧的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)仍屬世界性難題。

近年來，許多學(xué)者就大霧特征及預(yù)報(bào)技術(shù)做了大量研究，取得了許多有價值的成果。例如，王露等[1]使用國家地面氣象觀測站的大霧觀測資料，從年際到月際、日際分別給出了大霧發(fā)生的頻次分布規(guī)律，并統(tǒng)計(jì)出大霧發(fā)生時及之前各氣象要素場的特征，結(jié)合天氣形勢建立大霧的綜合預(yù)報(bào)指標(biāo)；唐秋艷等[2]利用遼寧省本溪市大霧實(shí)況資料及地面和高空常規(guī)觀測資料，分析了本溪市大霧的時空分布特征及其與氣象要素場的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)本溪地區(qū)大霧的基本變化規(guī)律；周山華等[3]利用地面氣象觀測資料對修水縣大霧時間變化特征及其出現(xiàn)時的主要預(yù)報(bào)指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，同時利用ECMWF預(yù)報(bào)資料對大霧預(yù)報(bào)指標(biāo)進(jìn)行了誤差分析。

福建省周寧縣地處閩東北，境內(nèi)多山谷、盆地，總體地形呈西高東低走勢，為福建省海拔最高霧日出現(xiàn)次數(shù)最多的縣城。霧對喜歡漫射光、濕潤天氣作物的生長和品質(zhì)的提高有利，如周寧縣高山茶葉、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(dú)特環(huán)境；但因霧日能見度差，也給橫貫周寧縣的寧武高速公路交通帶來極大的安全隱患。通過分析1985—2017年的氣象資料，對周寧縣大霧天氣氣候特征、形成規(guī)律及相關(guān)氣象要素值的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了分析和研究，提升大霧預(yù)報(bào)時效性、準(zhǔn)確率，為周寧縣道路交通安全建設(shè)，方便人們出行，提供有力的科學(xué)依據(jù)。

2 資料與方法

利用周寧縣國家一般氣象站1985—2017年大霧天氣的實(shí)況氣象要素觀測數(shù)據(jù)和2004—2017年地面、高空常規(guī)觀測資料，通過對上述資料的研究計(jì)算，統(tǒng)計(jì)分析周寧縣大霧全年的變化特征，同時分析氣象要素場的特征，研究地面、高空天氣形勢等資料形成概念模型，再通過研究、歸納總結(jié)出形成大霧預(yù)報(bào)及消散的一些預(yù)判指標(biāo)，為今后周寧縣本地霧的預(yù)報(bào)提供一定的參考。

3 霧日的時間分布特征

周寧縣四季劃分如下：春季為3—6月、夏季為7—9月、秋季為10—11月、冬季為12月—翌年2月。

統(tǒng)計(jì)周寧縣國家一般氣象站1985—2017年大霧觀測數(shù)據(jù)資料，冬春季是多霧的季節(jié)，冬季霧日占全年的37.7%，春季占全年的47.3%，這2個季節(jié)霧日合計(jì)占全年霧日的85%（表1）。

表1 1985—2017年周寧縣各季節(jié)累積大霧天數(shù)及占比

周寧縣霧日的月變化整體呈單峰型變化，其中3月出現(xiàn)霧日的次數(shù)最多，月均14 d；7月霧日出現(xiàn)的最少，月均僅為1.3 d，相差近10倍。3月為福建省的春雨季，冷暖交匯，雨中雨后易出現(xiàn)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1）。

統(tǒng)計(jì)分析2004—2017年周寧縣站地面觀測數(shù)據(jù)及地面、高空常規(guī)資料，有霧日數(shù)共900 d，其中平流霧（含雨霧）840 d，約占93.3%；輻射霧60 d，約占6.7%（表2）。由此可見，周寧縣霧主要以平流霧為主，輻射霧雖少，但一年四季均有出現(xiàn)。

表2 2004—2017年周寧縣各季節(jié)平流霧和輻射霧出現(xiàn)累積天數(shù)

冬、春兩季，周寧縣多冷空氣影響，在鋒面附近經(jīng)常出現(xiàn)鋒面霧。如果冷空氣南下到福建省北部時受武夷山脈的阻擋，常常形成靜止鋒維持?jǐn)?shù)日，就會出現(xiàn)長時間的霧，此期間霧的特點(diǎn)是濃重且影響時間長、日變化小。

由于周寧縣地處高海拔山區(qū)，多盆地和山谷，有利于水汽的積累及局地逆溫層的形成，夜間輻射降溫明顯、晝夜溫差大，如果地面濕度大，易形成輻射霧。輻射霧一年四季都有，但以秋冬季居多。夏季也時有出現(xiàn)，夏季輻射霧主要出現(xiàn)在凌晨，太陽出來后快速消散，具有明顯的日變化特點(diǎn)。

4 形成霧的主要天氣系統(tǒng)

4.1 平流霧

4.1.1 冷切型統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，全年大部分霧發(fā)生在冬春的季節(jié)里，約占全年霧日的85%，形成平流霧的天氣系統(tǒng)主要是地面鋒面型：典型的系統(tǒng)配置是高空500 hPa有槽或低渦發(fā)展東移，中層850 hPa和700 hPa有切變南壓，地面有鋒面過境或維持，這樣在冷空氣作用下，地面迅速降溫，使低層水汽達(dá)到飽和狀態(tài)，從而產(chǎn)生霧。選取典型的系統(tǒng)配置，如2017年1月12日08:00高空形勢圖和海平面氣壓（圖2）。

圖2 2017年1月12日08:00高空形勢圖和海平面氣壓

4.1.2 倒槽型地面冷高入海，周寧縣處入海高壓后部偏東氣流影響，濕度明顯增大，低層倒槽發(fā)展，高空盛行西南或偏南風(fēng)，暖濕空氣流過降溫的地面形成霧[4]。選取典型的系統(tǒng)配置，如2016年4月22日08:00高空形勢圖和海平面氣壓（圖3）。

圖3 2016年4月22日08:00高空形勢圖和海平面氣壓

4.2 輻射霧

4.2.1 冷高型前期龐大的高壓控制福建，中高低三層盛行西北到東北風(fēng)，天氣晴朗，空氣干燥，地面持續(xù)降溫；后期高壓入海，低層轉(zhuǎn)為偏東氣流，水汽含量多，在強(qiáng)烈降溫下達(dá)到飽和狀態(tài)形成霧。選取典型的系統(tǒng)配置，如2017年1月3日08:00高空形勢圖和海平面氣壓（圖4）。

圖4 2017年1月3日08:00高空形勢圖和海平面氣壓

4.2.2 副高型夏季強(qiáng)大西太平洋副熱帶高壓控制福建省，天氣晴朗，凌晨地面降溫到一定程度，如果遇地面水汽豐富，就會達(dá)到飽和形成霧，早晨太陽使地面迅速增溫，水汽蒸發(fā)后迅速消散。選取典型的系統(tǒng)配置，如2016年7月27日08時高空形勢圖（圖5）。

圖5 2016年7月27日08:00高空形勢圖

5 結(jié)論

（1）周寧縣冬季和春季霧日最多，2個季節(jié)霧日合計(jì)占全年霧日的85%。月霧日的變化整體呈單峰型變化，其中3月出現(xiàn)霧日的次數(shù)最多，7月霧日出現(xiàn)的最少。

（2）周寧縣霧中以平流霧（含雨霧）為主，其出現(xiàn)天數(shù)約占總天數(shù)的93.3%，輻射霧僅占6.7%，輻射霧雖少，但一年四季均有出現(xiàn)。

（3）產(chǎn)生霧的基本氣象要素條件包括充足的水汽、地面得到充足的降溫、有冷暖空氣的交匯（包括微風(fēng)作用），而周寧縣本地能滿足以上條件的天氣系統(tǒng)主要有冷鋒過境或靜止鋒維持、冷空氣影響過后有地面倒槽發(fā)展、冷高壓入海后受偏東氣流影響。