克拉瑪依區域霧的成因分析

菅人樂 容娜

摘要 隨著時代的快速發展，大霧天氣對公路交通安全，特別是航空安全有著不容忽視的影響，給人們的出行、生產和生活都帶來了極大的不便。同時，由于霧滴具有吸附有害氣體、顆粒物、細菌等的能力，吸入霧滴后，人體會受到較大的影響，不利于人體保持健康。因此，對霧的特征和成因展開研究非常重要。總結了克拉瑪依區域大霧天氣的形成特點，旨在提高相關部門對此類天氣的認識、預報、預警能力，從而有效地提高當地對氣象災害的防御能力。

關鍵詞 霧；成因；克拉瑪依；區域；分析

中圖分類號：P426.4 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Analysis on the Causes of Regional Fog in Karamay

Jian Ren-le et al（Karamay Meteorological Bureau， Karamay， Xinjiang 834000）

Abstract With the rapid development of The Times， the heavy fog weather has an impact on highway traffic safety， especially aviation safety， that cannot be ignored， bringing great inconvenience to peoples travel， production and life. At the same time， because the droplets have the ability to absorb harmful gases， particles， bacteria， etc.， after the inhalation of droplets， the human body is greatly affected， is not conducive to the health of the human body. Therefore， it is very important to study the characteristics and genesis of fog. Summarized the formation characteristics of foggy weather in Karamay area， aiming to improve the understanding， forecast and early warning ability of relevant departments on such weather， so as to effectively improve the local defense ability of meteorological disasters.

Key words Fog; Cause of formation; Karamay; Regional; Analysis

近年來，國內學者對大霧天氣的研究越來越多，我國的不同地區霧的氣候特征有所不同。在王麗萍等[1]的研究中，指出我國主要有6個霧區，分別是天山及新疆北部、甘肅東部至陜西一帶、云南貴州一帶、淮河流域、長江中游和東南沿海地區。而孫彧[2-3]的研究則著重探討了中國大范圍霧的氣候變化和特征，研究發現中國大霧日數在東南部較多，而在西北部較少。王旭[4]在《新疆霧的時空統計特征》中總結了新疆霧的地理分布、年際變化，指出新疆大霧天氣的地面形勢可以分為帶狀高壓、東部高壓和南疆高壓3種類型。產生新疆大霧天氣的必備條件包括高濕度、相對較低的溫度、較弱的風力以及等溫層或逆溫層的存在。

1 資料與方法

1.1 資料選取

目前，克拉瑪依設有10個前向散射式能見度傳感器的基本站及區域站，多數于2015年12月1日正式投入使用。為保證數據的連貫性，剔除開展觀測較晚、缺測較多的站點，選取2016—2020年克拉瑪依基本氣象站及6個區域站共12 789組日數據進行統計分析，站點分布情況如圖1所示。

1.2 霧的等級標準

根據國家標準《霧的預報等級》（GB/T 27964—2011），使用霧的等級描述其水平能見度。當沒有降水且相對濕度≥90%時，用“vis”表示水平能見度（表1）。

根據以上規定，霧的統計標準和季節劃分如下所示。首先，一日內任意時刻觀測到水平能見度＜500 m的霧，無論其持續時間長短，都會被記為1個霧日。其次，霧日的統計遵循地面觀測標準，統計時間段從北京時間20：00開始，持續到次日的20：00。在該時間段內出現的霧會被計算為1個霧日。但如果霧的持續時間跨越了20：00，即在統計時間段內的2個不同日期都出現了霧，則將其記為2個霧日。最后，四季的劃分是按照氣象學方法來進行的，冬季從前年12月至次年2月，春季從3—5月，夏季從6—8月，秋季從9—11月。

2 克拉瑪依霧的變化特征

2.1 霧的年、季變化特征

統計分析表明，克拉瑪依地區2016—2020年出現特強濃霧14 d，最小水平能見度為29 m，2016年2月26日出現小拐。由表2可知，2016—2020年全區共出現霧日327 d，其中2016年最多，占比26%；2020年次之，占比21%；2017—2019年的年霧日數十分接近，占比18%左右。

同時由下表可見，2016—2020年春季霧日數呈現先減少后增加的趨勢；夏季沒有出現霧日，以下分析不再包括夏季霧；霧日數主要集中在秋冬季節：占全年總比例均在75%以上，特別是2018年，占比高達89%。

2.2 霧的月、旬變化特征

克拉瑪依地區2016—2020年的霧日變化表明（略），冬季（12、1和2月）霧日出現的頻率較高，尤其是在2月份。數據顯示，2月是該地區霧日出現最多的月份，其次是1、12月。這說明冬季是克拉瑪依地區霧日發生較多的時段。

同時，數據顯示，在克拉瑪依地區，5、9月沒有出現任何霧日。10月霧日頻次最低，其次是4月。這意味著克拉瑪依4、10月相對較少出現霧，與《新疆短期預報員手冊》中提到的陰霧天氣季節性強，一般在11月到翌年3月出現，個別地區在10月和翌年4月也偶有出現相一致[5]。

此外，克拉瑪依地區的霧高發時段為12月中旬至2月下旬。在此期間，霧日頻次最大的是1月上旬。這意味著在1月上旬的天氣條件下，克拉瑪依地區霧的出現頻率較高。其次是2月中旬、2月下旬，這一現象可能是由于冬季逆溫層的存在，導致大氣上下層的湍流和動量交換減弱，在一定程度上抑制了上升運動的發展。同時，近地層的氣溶膠微粒和水汽會逐漸積聚。隨著逆溫層的加厚，近地層空氣的相對濕度逐漸增加，接近飽和狀態。當氣溫下降至一定程度時，大量水汽會凝結成霧滴并開始在逆溫層下積聚，形成輻射霧[6]。

2.3 霧的分級變化特征

如圖2所示，根據數據統計，克拉瑪依地區2016—2020年共有327次霧日過程，其中能見度低于1 000 m的霧出現1 132站次。其中，大霧出現307次，占比27%；濃霧出現383次，占比34%；強濃霧出現428次，占比38%；而特強濃霧僅出現14次，僅占比1%。從數據可以看出，能見度低于50 m的特強濃霧的出現頻率最小。能見度在500 m～1 000 m之間的大霧次之，而濃霧與強濃霧出現頻率基本相當。

2.4 霧的空間分布特征

2016—2020年共有1132站次的霧日，其中五五新鎮霧日最多，為235 d；匹特博和小拐次之，分別為196 d和182 d，克拉瑪依市區最少。

根據數據分析，不同等級的霧在克拉瑪依地區的空間分布存在差異。以大霧為例，其中五五新鎮的大霧出現頻次最高，而白堿灘九區的大霧出現頻次最低。而對于濃霧而言，五五新鎮的濃霧出現頻次最高，其次是匹特博。

此外，不同等級的霧在克拉瑪依地區的出現頻次也存在差異。克拉瑪依市區出現頻次最低，其他幾站頻次相當；強濃霧五五新鎮、前山澇壩、小拐出現頻次較高；在特強濃霧的情況下，前山澇壩地區的出現頻次最多，其次是小拐地區。

2.5 霧的時間分布特征

由于克拉瑪依地區位于盆地邊緣，

輻射冷卻是霧形成的主要原因，這意味著霧的生成時間可能相對集中。從克拉瑪依霧的生成時間分布圖來看（圖略），在克拉瑪依地區白天，尤其是午后到傍晚出現霧的概率較小，而凌晨以后霧的出現概率明顯增加，顯示出一定的日變化規律。統計數據顯示，約71.7%的霧在凌晨01：00到次日早上09：00之間生成，且相對集中在04：00～05：00和07：00～09：00這2個時段，相對頻率分別達到了19.2%和27.1%。

根據以上分析可以得出結論，大部分霧在夜間溫度最低時開始形成，并在日出后逐漸消散。這說明霧的生成與溫度的變化密切相關，夜間溫度下降時，濕度增加，有利于霧的形成，而日出后溫度的升高則促使霧逐漸消散。這與克拉瑪依以輻射霧為主的觀測事實一致。

3 霧的氣象要素特征

3.1 氣壓特征

研究表明，霧的出現頻次與海平面氣壓有著密切的聯系[7]。據統計，克拉瑪依2016—2020年霧日平均氣壓為1 035.1 hPa，當氣壓在1 020～1 050 hPa時出現霧的頻率較高，為91.6%。其中，氣壓為1 020～1 030 hPa時出現霧的頻率為21.8%，當氣壓為1 030～1 040 hPa時出現霧的頻率最高，達43.1%，當氣壓處于1 040～1 050 hPa范圍時，霧出現的頻率為26.7%。然而，當氣壓＞1 050 hPa時，霧出現的概率極低。這可能是由于氣壓過高時，地面受到強大的冷高壓影響，通常伴隨著強冷空氣的過境。過低的氣溫會使水汽直接凝結成冰晶，從而不利于霧的形成。

3.2 溫度特征

分析克拉瑪依地區霧日的平均氣溫，發現-27.2～14.5 ℃的范圍內都有大霧出現，大多數大霧出現在-20～0 ℃的溫度范圍內，占比達79.5%，其中又以-20～-10 ℃的范圍最為顯著，占比達55.9%。相反，當日平均氣溫＞10 ℃時，霧的出現頻率僅為1.4%。這說明氣溫過高不利于輻射冷卻過程，從而影響了霧的形成。

3.3 相對濕度特征

充沛的水汽是霧形成的基本條件，克拉瑪依霧發生的水汽來源包括冬季雪面升華的水汽、低值系統侵入帶來一定的水汽。統計數據顯示，克拉瑪依地區霧日的平均相對濕度為84%[8]。當出現霧時，相對濕度90%以上的情況占據了霧日總數的9.9%。相對濕度范圍在80%～90%之間的占霧日總數的61.6%，相對濕度在70%～80%的占霧日總數的28.5%，最小相對濕度為73%。

3.4 風速特征

霧的形成與風速的大小也息息相關。統計顯示，克拉瑪依地區2016—2020年霧日均出現在日平均風速＜10 m/s的條件下，日平均風速小于4 m/s的霧日數占總數的85.5%，其中2～4 m/s出現頻率最高，達到68.7%。

分析原因：風速過大，湍流過強，可能導致霧抬升成為低云或消散；相反，如果風速較小，空氣流動緩慢，湍流過弱，則水汽不易向上擴散。因此，在近地面濕度條件較好的情況下，小風、弱風能使輻射冷卻作用和水汽擴展到一定高度，是霧形成和維持的十分有利的條件。

3.5 51243站霧日相關氣象要素分析

選取逐小時數據，分析克拉瑪依市區51243站不同級別的霧出現時氣象要素的變化規律（圖略）。80%以上的霧過程氣溫在-18～-2.8 ℃之間，平均氣溫為-9.8 ℃。強濃霧階段氣溫平均值為-7.7 ℃，濃霧階段平均值為-9.8 ℃，而大霧階段平均值為-11.3 ℃。

3.6 天氣背景

通過查閱歷史資料發現，克拉瑪依霧多發生在夜間、風速很小而相對濕度又較大時。特別是冬季，冷空氣入侵會造成降水和積雪，高空受槽后暖脊控制，地面冷中心或強冷高壓在蒙古穩定增強。克拉瑪依位于冷高壓的后部，由于中空暖平流，低層的回流降溫加上輻射冷卻等作用形成了逆溫層，為霧的形成提供了穩定、有利的溫濕條件。

4 結論

（1）克拉瑪依2016—2020年全區共出現霧日327 d且主要集中在秋冬季節，夏季沒有出現霧日。霧日數2016年最多，2020年次之，2017、2018和2019年則十分接近。

（2）分析克拉瑪依地區霧日數據，發現2月是該地區霧日出現最頻繁的月份，其次是1月和12月。這可能是由于冬季氣溫較低，相對濕度較高，有利于霧的形成。而10月的霧日頻次相對較低，其次是4月，這可能是由于氣溫回升，濕度相對較低。高發的霧日時段主要集中在12月中旬至翌2月下旬之間，這可能是由于冬季氣溫較低，相對濕度較高，大氣穩定度較高，有利于霧的形成和維持。

（3）能見度＜50 m的特強濃霧出現頻率最小，能見度在500～1 000 m之間的大霧次之，而濃霧與強濃霧出現頻率基本相當。

（4）大霧五五新鎮出現最多，白堿灘九區出現最少；濃霧五五新鎮出現最多，市區出現最少；強濃霧五五新鎮、前山澇壩、小拐出現頻次基本相當，市區最少；特強濃霧前山澇壩出現最多。

（5）總體上，市區、白堿灘九區出現濃霧的概率大；哈爾扎克除特強濃霧外，出現其他3種強度霧的概率相當；匹特博、前山澇壩、小拐出現強濃霧的概率大；五五新鎮出現濃霧、強濃霧的概率基本相當。

（6）絕大部分霧在01：00到次日09：00之間生成，相對集中在04：00—05：00和07：00～09：00這2個時段。

參考文獻

[1] 王麗萍，陳少勇，董安祥.中國霧區的分布及其季節變化[J].地理學報，2005（4）： 689-697.

[2] 孫彧，馬振峰，牛濤，等.最近40年中國霧日數和霾日數的氣候變化特征[J].氣候與環境研究，，2013，18（3）：397-406.

[3] 劉小寧，張洪政，李慶祥，等.我國大霧的氣候特征及變化初步解釋[J].應用氣象學報，2005（2）：220-230，271.

[4] 王旭，馬禹，馮志敏.新疆霧的時空統計特征[J].新疆氣象，2002（1）：6-8.