四會霧的氣候特征及天氣成因分析

楊守懋，王娟懷，史成，鄭仕友，周力群

（1.廣東省四會市氣象局廣東四會　526200 2.廣東省氣候中心廣東廣州　510000）

四會霧的氣候特征及天氣成因分析

楊守懋1，王娟懷2，史成1，鄭仕友1，周力群1

（1.廣東省四會市氣象局廣東四會526200 2.廣東省氣候中心廣東廣州510000）

利用1959-2013年四會當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，分析了四會霧的氣候特征。結(jié)果表明：（1）四會年平均霧日數(shù)總體呈現(xiàn)增加趨勢，霧日數(shù)總體呈現(xiàn)為春季＞冬季＞秋季＞夏季的特征；四會霧多出現(xiàn)在夜間及早晨，白天隨著太陽輻射的增強(qiáng)，霧逐漸消散；適宜的風(fēng)速（1-2級）和較高的相對濕度有利于霧的形成和維持，霧日大多伴隨降水。（2）四會霧主要有兩種：輻射霧和平流霧，輻射霧發(fā)生時四會受冷高壓控制；而平流霧發(fā)生時，廣東以北存在地面冷高壓中心，并伴有弱冷空氣持續(xù)滲入四會。

霧；氣候特征；天氣成因

大氣中因懸浮的水汽凝結(jié)，能見度低于1000 m時，氣象學(xué)稱這種天氣現(xiàn)象為霧。霧對交通運(yùn)輸、海洋開發(fā)以及航空飛行、艦艇航行等均會造成不良影響。大霧災(zāi)害已經(jīng)引起社會各界的廣泛關(guān)注。對此，許多氣象學(xué)者也從不同角度，不同范圍開展了對大霧的廣泛研究［1-5］；張曉慧等［6］對青島冬季霧的天氣氣候特征進(jìn)行總結(jié)分析；唐潔等［7］分析研究了不同季節(jié)肇慶地區(qū)不同季節(jié)大霧年的氣候背景；嚴(yán)文蓮等［8］分析了南京地區(qū)雨霧的形成及其結(jié)構(gòu)特征，總結(jié)出雨霧天氣的三種地面形勢。這些分析研究對霧的預(yù)報(bào)具有一定的借鑒作用。

四會地處廣東中西部，珠三角邊緣，在低緯度地區(qū)，有著豐富的水汽來源，初春弱冷空氣和西南暖濕氣流相互交匯，四會容易出現(xiàn)大霧天氣，且大多由于暖濕氣流所致，這就決定了霧不僅強(qiáng)度大，而且會持續(xù)多日；冬季地面受冷高壓控制，且不斷有弱冷空氣進(jìn)行補(bǔ)充，導(dǎo)致低層大氣變?yōu)槿醪环€(wěn)定，且維持冷的下墊面，對大氣中水汽的凝結(jié)非常有利，使得大霧天氣形成并維持。研究霧的變化規(guī)律、氣候特征以及對其天氣成因進(jìn)行分析，有利于做好霧的預(yù)報(bào)服務(wù)并提前做好防御，對于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和軍事活動具有重要意義。

1　資料處理及方法

利用四會市國家一般氣象站1959～2013年的歷年大霧日數(shù)資料，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、趨勢分析等方法分析四會霧的年（代）際及月際變化特點(diǎn)及氣候特征；利用最近兩年四會氣象站觀測資料、Micaps資料，對四會霧發(fā)生時的天氣形勢進(jìn)行分類，總結(jié)出不同類型霧的氣象要素特點(diǎn)及有利于霧產(chǎn)生的主要地面天氣形勢。本文按照觀測規(guī)范規(guī)定前一天20：00至當(dāng)天20：00，任一時間測站出現(xiàn)能見度小于1000 m，相對濕度大于80%，則記當(dāng)天為一個霧日。

2　四會市霧的氣候統(tǒng)計(jì)特征

圖1　1959-2013年四會市年代際平均霧日數(shù)

圖2　1959-2013年四會市逐年霧日數(shù)

2.11959-2013年四會霧的年際年代際變化特征

1959～2013年，四會年平均霧日數(shù)為16.5d，最高年份達(dá)49d（2010年），最少僅為2d（1967年）。由圖1可以看出，四會年代際平均霧日數(shù)呈上升趨勢，60年代最少，平均霧日數(shù)為10.6d，僅為2000s平均霧日數(shù)22.1d的二分之一。由圖2可以看出，逐年霧日數(shù)雖有波動，不過其整體呈上升趨勢，2000年以后，年霧日數(shù)顯著增加，該55年中四會霧日數(shù)大于30天的共有4年，均出現(xiàn)在2000年以后。

圖3　1959-2013四會月平均霧日數(shù)

圖4　2000-2013四會各小時內(nèi)霧出現(xiàn)次數(shù)

2.21959-2013年霧季節(jié)和月變化特征

四會位于華南地區(qū)珠三角邊緣，具有顯著的熱帶季風(fēng)性內(nèi)陸氣候特點(diǎn)，由圖3可以看出四會霧主要集中在12月到來年4月，夏季6-8月霧日最少，9月開始緩慢增加，2月出現(xiàn)明顯上跳，3月到達(dá)最高峰值，進(jìn)入5月后迅速減少。根據(jù)氣象上對季節(jié)的劃分，冬季為12月，1月和2月，春季為3月-5月，夏季為6-8月，秋季為9-11月，由此可見，霧日數(shù)總體呈現(xiàn)為春季＞冬季＞秋季＞夏季的特征。其原因主要由于初春弱冷空氣和西南暖濕氣流相互交匯，四會容易出現(xiàn)大霧天氣，且大多由于暖濕氣流所致，這就決定了霧不僅強(qiáng)度大，而且會持續(xù)多日；冬季地面由冷高壓控制，且不斷有弱冷空氣進(jìn)行補(bǔ)充，導(dǎo)致低層大氣變?yōu)槿醪环€(wěn)定，且維持冷的下墊面，對大氣中水汽的凝結(jié)非常有利，使得大霧天氣形成并維持。而秋季較為干燥的氣候條件以及夏季頻繁的雨水都不利于大霧的形成與維持。

表1　四會霧發(fā)生時各級風(fēng)力出現(xiàn)的頻率

表2　四會霧發(fā)生時對應(yīng)降水情況

表3　四會霧發(fā)生時無降水和有降水日不同時次相對濕度（%）

2.3霧的日變化特征

由于四會觀測站不記錄夜間霧的出現(xiàn)及結(jié)束時間，故本文只研究霧在白天（08-20h）的變化特征。選取2000-2013年247個白天霧日，將8：01-9：00定義為9時，以此類推，19：01-20：00定義為20時。如果一個霧日內(nèi)某一小時內(nèi)有霧現(xiàn)象，則記這個小時霧出現(xiàn)一次。

從圖4可以看出，霧主要出現(xiàn)在早晨，說明四會霧的生消與氣溫有很大關(guān)系。因日出后，隨著太陽高度升高，輻射增強(qiáng)，地面增溫，湍流交換加劇及蒸發(fā)加強(qiáng)，從而不利于霧的形成及維持。

3　四會霧的類型及氣象要素特點(diǎn)

對四會2000年以后的霧，按照霧的生成機(jī)制，結(jié)合天氣形勢和氣象觀測站氣象要素變化特點(diǎn)等進(jìn)行分類，主要分為輻射霧、平流霧兩種類型。一類是由于輻射冷卻的作用使地面氣層水汽凝結(jié)而形成的輻射霧；另一類是平流霧，發(fā)生在鋒面附近，伴有降水出現(xiàn)。霧的形成是由多種天氣條件、環(huán)境因素決定的。統(tǒng)計(jì)分析表明，四會霧是在一定的天氣形勢下，空氣濕度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，以及適宜的風(fēng)速、氣溫日較差等條件下產(chǎn)生的。

3.1風(fēng)速對霧的影響

由表1可以看出，風(fēng)速的大小與霧的形成有著密切的關(guān)系。四會地區(qū)霧日平均風(fēng)力等級多為1-2級，未有達(dá)到4級風(fēng)力的情況，霧日出現(xiàn)靜風(fēng)次數(shù)較少。這是由于風(fēng)速過大，會使空氣中產(chǎn)生較強(qiáng)的湍流交換，促使上層空氣的熱量向下傳輸，妨礙低層空氣冷卻，不利于霧的形成；風(fēng)速過小，空氣的湍流交換弱，不利于低層空氣冷卻。

3.2霧與降水及平均濕度的關(guān)系

由表2、表3可以看出四會地區(qū)霧發(fā)生時往往伴隨著降水，且08時平均相對濕度在96%以上，20時平均相對濕度在87%以上。這說明濕度是形成霧的必要條件之一。因?yàn)殪F是近地層水汽凝結(jié)造成的，近地層濕度越大，濕層越厚，越有利于霧的形成。由表2也可看出四會地區(qū)低層空氣濕度一半以上來源于前期降水。

3.3四會霧發(fā)生時天氣過程分析

由以上分析可知，四會霧按天氣特點(diǎn)主要分為輻射霧和平流霧兩類，本文通過典型個例分別分析兩種霧出現(xiàn)時的天氣形勢及其形成原因和產(chǎn)生規(guī)律。

3.3.1輻射霧

2014年1月29日至2014年2月1日四會地區(qū)連續(xù)四天清晨出現(xiàn)大霧，均為凌晨3：00-4：00霧出現(xiàn)，中午9：00-10：00霧開始消散，期間最低能見度110m。本文對這一天氣過程進(jìn)行分析，分析輻射霧產(chǎn)生時的天氣形勢。

圖52014年01月30日08時850hPa位勢高度場（a）和海平面氣壓場（b）

從圖5中1月30日08時850hPa位勢高度場可以看出四會受高壓控制，高度場較高，在154 dagpm及以上。同時高壓后部偏南風(fēng)場（風(fēng)矢量圖略）帶來的低層暖平流的存在不但有利于地面弱冷氣團(tuán)變性減弱，使系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)速減小，而且有利于低層逆溫層的形成。

從圖5海平面氣壓場上看，華南受從江南伸到南海的冷高壓控制。在地面高壓系統(tǒng)控制下，大氣層結(jié)穩(wěn)定，容易在近地面層出現(xiàn)下沉逆溫，夜間由于地表輻射冷卻作用，近地表逆溫強(qiáng)度往往加強(qiáng)，地面形勢十分有利于大霧的形成。

3.3.2平流霧

圖5　2015年03月12日02時（a）和15日08時（b）海平面氣壓場

2015年3月13日至2015年3月16日出現(xiàn)持續(xù)74h的大霧天氣，其中11-19日均有間歇性小雨，并伴隨輕霧或霧。13日8：25能見度降低，出現(xiàn)霧，并一直持續(xù)到16日10：30，期間最小能見度80 m。本文對這次大霧過程進(jìn)行分析，分析平流霧產(chǎn)生時的天氣形勢。

從圖5海平面氣壓場可以看出，12日起，廣東以北貴州、湖南、江西一帶就存在一個冷高壓中心，隨后的幾天里（過程海平面氣壓場圖略），冷高壓變性東移至黃海一帶，期間不斷有冷空氣補(bǔ)充滲入四會，并與西南暖濕氣流相互交匯，導(dǎo)致四會出現(xiàn)持續(xù)74h的大霧天氣。

4　結(jié)論

（1）四會年霧日數(shù)總體呈上升趨勢。

（2）四會地區(qū)霧日數(shù)總體呈現(xiàn)為春季＞冬季＞秋季＞夏季的特征，出現(xiàn)霧天氣最多的是3月份，其次是4月份；7月份霧天氣出現(xiàn)最少。

（3）四會地區(qū)霧大多出現(xiàn)在夜間及早晨，白天隨著太陽輻射的增強(qiáng)霧逐漸消散。

（4）適宜的風(fēng)速（1-2級）和較高的相對濕度有利于霧的形成和維持，霧日大多伴隨降水。

（5）四會霧主要分為輻射霧及平流霧兩類，輻射霧發(fā)生時地面一般受高壓控制；平流霧發(fā)生時，往往有冷空氣滲入。

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Characteristics of fog and its causes in Sihui

Yang Shou-mao，Wang Juan-huai，Shi Cheng，Zheng Shi-you，Zhou Li-qun
（1.Sihui Municipal Meteorological Service，Sihui Guangdong 526200；2.Guangdong Climate Centre，Guangzhou Guangdong 510000）

Based on the meteorological data of Sihui from 1959 to 2013，the characteristics of fog were analyzed.The results show that:（1）the annual average fog days showed a trend of increase in overall，the general feature of fog days presents spring＞winter＞autumn＞summer；fog mainly appeared in the night and morning，with the augmentation of the solar radiation during the day，the fog dissipates gradually；Suitable wind speed（1-2）and relatively high humidity are advantageous to the formation and maintenance of fog，fog day mostly associated with precipitation.（2）there are two main types of fog in Sihui:radiation fog and advection fog，and the radiation fog occurs under high pressure control，while the advection fog appears when surface cold high pressure center affecting north of Guangdong with weak cold air infiltrating Sihui.

fog；climatic characteristics；cause

P46

A

1673-8411（2016）02-0047-05

2015-12-15

肇慶市氣象局科研項(xiàng)目“四會市霧霾形成機(jī)制研究”（201313）資助

楊守懋（1992-），男，助理工程師，學(xué)士，主要從事預(yù)報(bào)及氣象服務(wù)工作。