海峡西岸周宁高山云雾特征分析*

陈少琴 阮惠瑾 林长城 赵一夫

海峡西岸周宁高山云雾特征分析*

陈少琴1阮惠瑾2林长城3赵一夫4

1.宁德市蕉城区气象局 2.周宁县气象局 3.福建省气象科学研究所 4.宁德市气象局

利用福建周宁县1981～2010年的云雾资料，对当地云雾特征及与天气系统和气象要素场的配置进行分析研究。结果表明，周宁县的年雾日总体呈下降变化趋势；雾日的季节性变化明显，冬春季雾日最多，夏季最少；雾日3月最多、7月最少。冬春季整日雾日占总雾日的30%之上；连续雾日主要在1～3月出现。周宁县多雾日的年份与月份，与西太平洋副高强度偏弱和范围小、西风带槽脊强度中等和南支槽影响有关；周宁县雾日与平均气温变化呈反相关，与相对湿度呈正相关，春季到秋季表现尤为明显。地面受冷高压底部偏东或东北气流影响时，配合中高层西南气流的影响，易形成连续性大雾天气。

海峡西岸 高山 云雾 周宁县

雾是指大气中因悬浮的水汽凝结，水平能见度低于1km的天气现象[1]。近年来，国内有关雾方面的研究有：冯蕾等[2]从统计和数值预报两方面总结了国内外在雾预报技术上的进展，提出使用高分辨率的一维雾模式与中尺度天气模式相结合的方法提高雾预报的准确率；牛生杰等[3]通过雾的气候特征、雾与湍流之间的相互作用，对我国在雾研究方面取得的进展进行了回顾；王博妮等[4]总结概括了近年来气候统计方法对雾的机制、监测识别与预报技术研究，针对目前和未来研究方向进行了分析；石林平等[5]分析了华北平原大范围大雾的气候特征及大雾天气的低空风场、地面气压场等特点,提出了天津预报大雾的部分消空指标；刘德等[6]利用合成方法分析了几次典型辐射雾和雨雾的环流形势、流场特征以及雾的垂直结构，揭示了重庆辐射雾和平流雾的形成原因；陈石忠等[7]通过对形成萍乡地区辐射雾、平流雾主要气象因子和天气的分析，筛选出与雾日相关关系比较好的6个气象因子，建立了春、秋、冬三个季节雾的预报方案，马治国[8]、叶光营等[9]分析了福建雾的气候变化分布规律。

周宁县地处海峡西岸闽东北，为福建省高山县城，雾日出现次数最多。雾对喜欢漫射光、湿润天气作物的生长和品质有利，周宁县茶叶品质好，本地生长的野生兰科等植物很大程度上得益于山高雾多的独特环境；然而，由于雾日能见度差，当地交通受影响较大[10-11]，特别给横贯周宁县的宁上高速公路交通带来极大的安全隐患。为此，本文利用1981～2010年海峡西岸周宁县气象观测资料对周宁县云雾的变化特征及与天气系统和气象要素场的配置进行分析，旨在提高当地的雾预警预报能力，更好地服务和满足地方经济建设与社会发展的需求。

1 资料来源和处理

选取周宁县1981～2010年地面气象观测资料进行统计分析，每个雾日视每日3个观测时次（08时、14时和20时）中出现一次以上雾的观测记录而定。

福建省季节划分：春季为3～6月，夏季为7～9月，秋季为10～11月，冬季为12～2月。

2 雾日形成的特点

周宁县境内平均海拔在800m以上，地型多为山谷、盆地，总体地形呈西高东低结构，地形的多样化结合亚热带季风气候的特点，造成各种类型的雾如锋面雾、辐射雾、平流雾均可出现。锋面雾多数在春季冷暖空气交汇时出现；因周宁县夜间辐射降温明显、昼夜温差大，易形成辐射雾,辐射雾一年四季都有，以秋冬季居多，夏季时有出现。平流雾则是在春季出现。之所以周宁县雾日出现频率高,主要是因为周宁县高海拔和地形地势明显增加云雾出现的机会。一方面，多盆地和山谷，有利于水汽的积累及局地逆温层的形成，其次，由于地形西高东低，在东风气流下，暖湿气流沿地形抬升，很容易形成爬坡雾；尤其是春季云底高度较低，常将周宁县笼罩在云雾中。

3 结果分析

3.1 雾日的年变化

1981～2010年间，周宁县雾日出现的总天数为2468d，年平均82.27d。周宁县30年雾日的逐年变化结果见图１，其中雾日最少年份为2004年，仅有49d，其次为1999年，为51d；雾日最多年份是1985年，为115d，其次是1983年，为113d，雾日最少年份和最多年份相差66d。

图1 1981～2010年周宁县逐年雾日变化图

按每10年统计分析，1981～1990年的雾日年均为103.7d，1991～2000年年均为82.4d，2001～2010年年均为60.7d，说明周宁县的雾日每10年都呈减少趋势，其中21世纪第一个10年的雾日比20世纪80年代减少近44%,整体上呈持续减少趋势。王丽萍等指出[12]，雾日数偏少（多）与相对湿度偏小（大）、气温偏高（低）存在一定的对应关系，估计周宁县年雾日的减少趋势也与当地生态环境改变、县城发展、局地下垫面环境的改变[13]以及人类活动的加剧有关。

3.2 雾日的季变化

表1为1981～2010年周宁县不同季节雾日的统计结果，由表1可以看出，周宁县雾日主要出现在冬春两季，冬春季的雾日均超过30%，夏季最少，只有6.7%，与冬春两季相比，相差近5倍。冬季周宁县气温偏低，在雨后转晴时易出现辐射雾，春季则因锋面附近冷暖交汇，出现锋面雾的机会更多；夏季向秋季转换时，伴随地面气温的降低，周宁县的雾日出现次数也缓慢增多，主要由局地辐射雾造成。可见，周宁县雾日的季节性变化是相当明显的。

按每10年统计，从 1981～1990年到2001～2010年的四季，每10年均呈减少趋势。以2001～2010年时间段的雾日与1981～1990年时间段的雾日相比来看，夏季的雾日减少最多，达近5倍，秋季的雾日减少近1倍，而冬春两季雾日减少近0.5倍。

表1　1981～2010年不同季节下周宁县雾日统计结果

3.3 雾日的月变化

图2为周宁县30年的雾日月分布统计结果，由图2可以看出，周宁县雾日的月变化整体呈单峰型变化，其中3月份出现雾日的次数最多，月均为13.9d，其次是2月,月均为12.1d；7月份雾日出现的最少，月均仅为1.3d，其次是8月，月均1.7d。最多月份与最少月份相差10倍多。因为3月份为福建省的春雨季，冷暖交汇，雨后易出现雾；7月为福建省的炎热夏季，副热带高压北移并控制福建，其下沉气流不利于局地雾的形成。

图2 1981～2010年周宁县雾日逐月变化图

3.4 雾日的日变化

统计30年白天和夜间均有雾记录的日数占该月雾日百分比的情况如图3所示，8月总共才出现2d，7月出现6d，9月出现15d，2月有204d为最多，图3表明冬季一天内都有雾记录的日数占该月总雾日的比例都在50%以上，春季一天内都有雾记录的日数占该月总雾日的比例都在30%～50%之间，而7～9月所占的比例在10%上下，特别是8月仅占3.9%。

周宁县雾的日变化特点具有明显的季节性，冬春季的雾经常连续多日出现，连绵不断，这个季节的雾多且没有明显的日变化规律，一天内任何时间都有可能出现或消散；夏秋季的雾则多变，多出现在下半夜至早上，日出后逐渐消散。

图3 1981～2010年周宁县逐月白天和夜间均有雾记录的日数占该月雾日的百分比

3.5 最大连续雾日分布情况

周宁县春季多受冷暖空气的影响，在锋面附近经常出现锋面雾，冷空气南下到福建北部时,受武夷山脉的阻挡，常常形成静止锋维持数日，经常会出现长时间的雾，1981～2010年期间，各月出现连续雾日如图4所示。30年间，连续雾日最多的是1月和2月，均为10次，3月次之，为9次；从夏季到秋季的5个月，均未出现连续雾日。

图4 1981～2010年周宁县各月出现连续雾日次数

1981～2010年最大连续雾日如表2所示，最多的最大连续雾日发生在1998年，有14日，最少的最大连续雾日发生在1999年，仅有3日。此期间雾的特点是浓重且影响时间长，日变化小。冬季有时也会有锋面雾的发生，特别是晚冬时节。

表2 1981～2010年周宁县最大连续雾日

4 雾与气象要素场的关系

4.1 高度场对雾日的影响

利用1981～2010年NOAA月平均再分析资料，选取30年中平均雾日最多的3月份和最少的7月份所对应的500hPa高度场和850hPa的流场以及湿度加以分析。

其中，雾日最多的1985年3月与雾日最少的2004年7月对比30年平均场,如图5所示，可以看出500hPa高度场的差异主要体现在西太副高与西风带槽脊的强弱上。1985年3月东亚大槽较30年平均场强度更弱，但是位于青藏高原南部的南支槽却更加明显。2004年7月西太副高强度也强于30年平均场。在雾日最多的3月，西太副高强度弱，西风带无明显槽脊，仅有较弱的南支槽，流型较为平直，东亚大槽也不明显。雾日最少的7月，则副高强度强，多处于西风带槽前与副高边缘控制的形势下。

通过对30年周宁雾日资料的读取，也可以发现30年来周宁县平均雾日整体呈下降趋势，1981～1990年之间的3月，周宁县月平均雾日为近17日，2001～2010年之间的3月，周宁县月平均雾日为近9日，下降趋势非常明显。这个现象应该也与近十年来观测密度降低与观测场周边环境变迁有一定的关系，但这些因素影响作用有限，大的整体环流背景还是在雾日的降低中起到了主导作用。选取1981～1990年的3月500hPa平均高度场（图6）与2001～2010年的3月500hPa平均高度场（图7），可以看出：1981～1990年这十年平均场中，位于孟加拉湾处有明显的南支槽存在，而2001～2010年期间，南支槽则较弱。通过对两个十年间3月平均场的对比中可以看出，上游南支槽的存在，使得来自印度洋的西南暖湿气流可以源源不断向我国华南一带输送水汽，对于周宁县形成雾日是非常有利的环流背景条件，正是由于近十年3月份南支槽整体较弱，所以雾日呈整体下降趋势。

图5 1981～2010年500hPa平均高度场

图6 1981～1990年3月500hPa平均高度场

图7 2001～2010年3月500hPa平均高度场

4.2 风场对雾日的影响

850hPa风场（图8）的差异主要体现在华南暖切位置上。在雾日显著多的3月，福建省上空西南气流有风向与风速的辐合，华南暖切从我国西南地区一直延伸到我国江南北部一带，福建处于华南暖切尾部的南侧，多连续低温阴雨的天气，是有利于形成雾的天气形势。而雾日显著少的7月，华南暖切消失不见，西南气流较强，海上高压（反气旋性环流）发展强盛，风向风速均无辐合。

4.3 湿度场对雾日的影响

雾日的差距与相对湿度有着很好的对应关系。在雾日显著多的3月，相对湿度在70以上；雾日显著少的7月，则小于70，雾日数与相对湿度呈明显的正相关关系（图9）。特别要注意，周宁县冬季湿度其实也较大，但月均雾日数不及早春3月，主要是周宁县在3月既容易在夜间辐射冷却降温形成辐射雾，也容易在西南暖湿气流水汽输送下产生平流雾。而冬季多为夜间辐射冷却产生的辐射雾，平流雾日较初春少。

图9 1981～2010年3月和7月850hPa湿度场

4.4 雾日与气温、相对湿度的变化关系

雾是水汽在近地层达到或接近饱和、在凝结核上凝结而成，其形成与空气温度、相对湿度密切相关。按照每10年统计，1981～2010年的雾日与平均气温、相对湿度的变化见表3。

从表3可以看出，从20世纪80年代起，到21世纪的第一个10年，四季的雾日随着平均气温升高、相对湿度减小而减少。其中，秋季的相对湿度减少最多，为6.5%；冬季平均气温升高最多，为1.4℃。因此，随着气候变暖，周宁县的雾日呈现减少趋势。

表3 1981～2010年周宁县四季雾日、平均气温、相对湿度统计表

5 1998年3月最长连续雾日各背景场分析

1998年3月连续雾日14日，周宁县近半月都处在雾的笼罩之下，是周宁县近30年最长一次连续雾日过程。选取1998年3月500hPa平均高度场、850hPa流场、湿度场以及海平面气压场如图10所示，可以看出，在这次明显的连续雾日过程中，500hPa位于孟加拉湾的南支槽更加明显，850hPa西南气流强盛，华南暖切东伸至长江中下游一带，湿度较大，海平面气压场基本位于冷高压前段的底部。在这种形势下，周宁县上空的大气中高层受500hPa南支槽前的影响，引导气流为偏西到西南气流，低层850hPa西南暖湿气流强盛，为大雾形成提供充沛的水汽与热力条件，地面受高压底部偏东到东北气流影响，是辐射雾生成的重要条件，同时，由于近地面高度与850hPa高度风向明显不同，周宁处在较强的垂直风切变之下，对近地面逆温的稳定维持很有帮助，因而有利于雾的生成和维持。

图10 1998年3月各要素场分布情况

6 结论

（1）周宁县的年雾日总体呈下降变化趋势，与当地生态环境改变、经济发展及人类活动加剧有关；雾日的季节性变化明显，其中冬春两季雾日最多，夏季最少；雾日月变化呈单峰型变化，３月份雾日最多、７月份最少。

（2）周宁县冬季整日雾日占该季总雾日的比例超过50%，春季则在30%～50%之间，夏季最少在10%之下，其中8月份仅占3.9%。连续雾日主要出现在1～3月，夏秋两季无连续雾日。

（3）周宁县多雾日的年份与月份，与西太平洋副高强度偏弱和范围小、西风带槽脊强度中等和南支槽影响有关，主要体现在850hPa流场华南暖切东伸明显，西南气流有风向与风速辐合，水汽输送强盛；少雾日的年份与月份，与西太副高强度强及范围大、西风带槽脊位置偏内陆有关，主要体现850hPa流场西南气流风速较强，无风速辐合，为海上高压环流的脊区，多下沉运动。

（4）周宁县雾日与平均气温变化呈反相关，平均气温上升，雾日减少；雾日与相对湿度呈正相关，相对湿度越大，雾日越多，相对湿度越小，雾日越少，春季到秋季表现尤为明显。

（5）当冷高压前段南下，地面受冷高压底部偏东或东北气流影响时，配合中高层西南气流的影响，周宁县则形成连续性大雾天气。

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科技部公益性行业科研专项（GYHY201406033）、华东区域气象科技协同创新基金合作项目（QYHZ201406）共同资助。