1961—2010年曲靖地區(qū)霧的時空變化特征分析

袁家峰，黃 俊，浦吉存，解莉燕

( 1.云南省曲靖市氣象局，云南 曲靖 655000；2.廣東省廣州市氣候與農(nóng)業(yè)氣象中心，廣東 廣州 511430；3.云南省大氣探測技術保障中心，云南 昆明 650034 )

1 引言

霧是指大量微小的水滴浮游在空中，常呈乳白色，使水平能見度低于1.0 km的天氣現(xiàn)象[1],也常稱為大霧，是我國比較常見的災害性天氣之一。由于霧中水滴含有多種化學腐蝕劑，會影響輸電設備絕緣性能而導致斷電、跳閘等[2]，同時長時間的霧天氣不利于人體健康，誘發(fā)并加重哮喘、慢性支氣管炎、肺氣腫等呼吸道疾病。當有霧天氣發(fā)生時，大氣能見度明顯降低，不僅對工業(yè)生產(chǎn)和人類健康帶來影響，在交通運輸方面也會帶來更嚴重、更直接的生命安全威脅和經(jīng)濟損失[3-6]。近年來，隨著各地高速公路的快速發(fā)展，霧對高速交通的影響也更加突出，對霧的研究更顯得尤為重要[7]。

曲靖市地處滇東北，是云南東大門，多條交通大動脈經(jīng)過曲靖，是云南進入我國中東部的必經(jīng)要道，同時，曲靖還是西電東送的重要通道之一。曲靖市大部地區(qū)屬低緯亞熱帶高原季風氣候，其主要氣候特征為：四季溫差小、干濕季分明、多氣候帶共存等，秋、冬、春三季受靜止鋒影響明顯，特別是冬季氣溫低、道路濕滑、大霧及結冰等時有發(fā)生，多種不利氣象條件疊加對曲靖市的影響更大。 目前已有不少學者對其他地區(qū)的霧分布特點及發(fā)生的氣象條件做了相關研究[8-18]，但是對曲靖地區(qū)霧的時空分布特征還沒有相應的研究，因此，本文針對曲靖地區(qū)霧的時空分布特征及其變化規(guī)律進行研究，為曲靖地區(qū)霧的災害預防提供決策和參考。

2 資料與方法

2.1 研究區(qū)概況

曲靖市位于云南省東部，云貴高原中部，滇、黔、川、桂四省(區(qū))結合部。地勢西北高東南低，平均海拔2 km左右，全區(qū)最高點在會澤縣的大海梁子牯牛寨，海拔4.017 3 km，最低點在會澤縣娜姑區(qū)王家山象鼻嶺小江出口處，海拔0.695 km，相對高差3.322 3 km。曲靖市地處102°42′～104°50′E，24°19′～27°03′N之間，東西距215 km，南北長302 km，總面積32 565 km2。境內地形多由山地、丘陵和壩子等組成，山系主要有烏蒙山系和梁王山系，多呈北東—南西向或近南北向，大致可分為西列、中列和東列3個平行嶺脊。曲靖市屬低緯高原季風氣候，其主要氣候特征為: 四季溫差小、干濕季分明、多氣候帶共存等，受大陸季風影響，該地冬、春季節(jié)晴天日數(shù)多，光照充足，氣候溫和干燥; 夏、秋季節(jié)受海洋季風影響，陰雨日數(shù)多，日照條件較差，氣候涼快潮濕[19]。

2.2 資料及方法

本文選取1961—2010年曲靖市8個國家級氣象觀測站50 a霧日統(tǒng)計資料，采用線性趨勢法統(tǒng)計分析近50 a霧逐年、逐月以及時空分布特征及其變化規(guī)律。其中霧日統(tǒng)計以每日20時—次日20時地面觀測記錄為準，該時段內出現(xiàn)霧就計為一個霧日。由于受一般站夜間不守班，夜間只記錄天氣現(xiàn)象而不記錄起止時間等因素影響，除沾益和會澤兩個基本站正常記錄霧的起止，一般站霧的開始時間都記錄為08時。

根據(jù)《地面氣象觀測規(guī)范》規(guī)定[1]，霧依據(jù)能見度劃分為3個等級，霧為能見度0.5 km～ 1.0 km，濃霧能見度0.05 km～ 0.5 km、強濃霧能見度小于0.05 km(本文所指的霧含以上3個等級)。

3 結果與分析

3.1 曲靖市霧日的空間分布特征

圖1可以看出，據(jù)統(tǒng)計，曲靖市年平均霧日數(shù)為18.9 d，全市各地都有霧出現(xiàn)，但霧的空間分布有明顯差異，總體為東南多，西北少，中部的曲靖壩子霧日相對較少。霧日出現(xiàn)最多為羅平大部、師宗東部及富源南部，最少為會澤大部及宣威北部邊緣，最多和次多為東南部羅平和師宗站，年霧日數(shù)分別為60.7d和28.6 d，分別占全市總霧日數(shù)的40%和19%，中部馬龍、陸良、富源3站合計40.4 d，占27%；中北部沾益、宣威、會澤合計21.2 d，占14%；最少的為會澤縣及曲靖壩子(含沾益站和麒麟站)，年平均霧日只有6 d和6.3d ，可能與會澤地處滇東北曲靖西北部烏蒙山主峰地段，平均海拔高、風速大、降水及相對濕度較其他縣(市、區(qū))偏少有關。曲靖壩子是曲靖主城區(qū)所在地，除自然原因外，可能受熱島效應影響而減少。

表1 曲靖各觀測站1961—2010年霧日統(tǒng)計(單位：d)Tab.1 Statistics of fog days (Unit: d) in Qujing from 1961 to 2010

圖1 曲靖市1961—2010年年平均霧日數(shù)的空間分布Fig.1 Spatial distribution of annually average fog days in Qujing from 1961 to 2010

3.2 曲靖市霧日的逐月分布特征

根據(jù)霧的定義及分類可知，一般來說，輻射霧多發(fā)生于秋冬，平流霧多出現(xiàn)在春夏，而蒸發(fā)霧、上坡霧則多產(chǎn)生于夏季[20-21]。根據(jù)近60 a曲靖市霧日數(shù)月變化特征(表1，圖2)可知，曲靖市霧日數(shù)存在著明顯的月際變化，從季節(jié)看，霧日主要集中出現(xiàn)在秋、冬、春季，從月份看霧日主要出現(xiàn)在1月、2月、8月、11月和12月，總霧日數(shù)為12.8 d，占全年的68%；每年12月—次年1月霧出現(xiàn)的頻數(shù)最高為每月3.2 d，2月和11月為次多月份，平均出現(xiàn)2.5 d，春末夏初5—6月最少為一個明顯的低谷期出現(xiàn)霧日數(shù)0.4 d；3月和10月份相當平均出現(xiàn)1.4 d；每年8月份出現(xiàn)霧日一個小高峰；12月—次年1月霧日最多，可能以曲靖該時段受靜止鋒天氣影響、冷空氣頻繁活動有關，8月份出現(xiàn)小高峰以盛夏水汽旺盛降水多分不開。

圖2 1961—2010年曲靖市霧日數(shù)月際變化Fig.2 2 Monthly variation of fog days in Qujing during 1961 to 2010

圖3 曲靖各觀測站月際變化圖Fig.3 Monthly variation of each observation station in Qujing

曲靖市各站霧日數(shù)的月際變化趨勢如圖3，可以看出曲靖各觀測站除羅平外各月霧日數(shù)變化趨勢基本相似，其中羅平是曲靖全年和冬春季霧日數(shù)最多的縣，羅平最多年份為94 d，出現(xiàn)在2000年，最少年份也有21 d，出現(xiàn)在2004年，這可能與羅平縣所處的地理位置有關，羅平縣地處滇東高原向黔西高原過渡的斜坡上，地勢西北高，東南低，地形地質結構復雜，西部和北部是較為完整的滇東高原面，中部屬巖溶斷陷湖形盆地，東部和南部受河流侵蝕、切割，形成中低山和峽谷相間的地貌。地形條件使得羅平在夏季易形成高溫悶熱天氣；而冬季冷空氣慢入慢出，降溫時間一般比曲靖市其他縣(市、區(qū))滯后，冷空氣進入后堆積不易消散，往往持續(xù)時間也較長；另外由于所處海拔相對較低，氣候濕潤，氣流阻滯，多靜風，相較曲靖其他地區(qū)更易形成霧天氣。

3.3 曲靖市霧日的年際分布特征

圖4為1961—2010年曲靖市各縣(市、區(qū))年平均霧日數(shù)的年際變化特征，表2為曲靖市各縣(市、區(qū))1961—2010年霧日數(shù)年變化趨勢，由圖4和表2可以看出，曲靖市各縣(市、區(qū))霧日數(shù)年際變化特征總體較一致，也具有一定的地域差異，曲靖各縣及全市平均50 a(1961—2010年)霧日數(shù)年變化除沾益為直線上升(霧日數(shù)每10 a增加0.78 d)外，其余均呈曲線變化，擬合曲線均達到0.01的顯著性水平。富源和宣威曲線變化趨勢相似，余各縣變化趨勢相似。

圖4 1961—2010年曲靖市各縣霧日數(shù)年際變化特征Fig.4 Monthly variation of each observation station in Qujing

表2 曲靖市各縣1961—2010年霧日數(shù)年變化趨勢Tab.2 The trends of fog days in counties of Qujing from 1961 to 2010

3.4 曲靖市霧日的年代際分布特征

為了從平均狀態(tài)的角度分析曲靖市霧日年際變化特征，將各縣(市、區(qū))的霧日數(shù)資料做算術平均后得出曲靖市1961—2010年霧日數(shù)變化特征，見圖5，發(fā)現(xiàn)曲靖市近50 a霧日數(shù)總體呈“單峰”型的曲線分布，80年代以前呈逐漸增加的趨勢，80年代之后呈逐漸下降趨勢，總體呈現(xiàn)下降趨勢,與田永麗等[22]分析得出曲靖地區(qū)總霧日減少的結論一致。霧日年際變化較大，氣候變化傾向率為-0.099 7 d/10a，通過了ɑ=0.01的顯著性檢驗。曲靖市20世紀60年代平均霧日數(shù)為18.3 d，70年代平均霧日數(shù)為19.1 d，80年代平均霧日數(shù)為21.9 d，霧日數(shù)最高年份就出現(xiàn)在這個年代，為1983年28 d，90年代平均霧日數(shù)為21 d，21世紀前10 a平均霧日數(shù)為14 d，霧日數(shù)最低年份就出現(xiàn)在這個年代，為2004年5 d，最多年份較最少年份相差23 d。近50 a曲靖市年平均霧日數(shù)為18.9 d，年平均霧日數(shù)小于18.9 d的年份有22 a，等于18.9 d的年份有7 a，大于18.9 d的年份有21 a。

圖5 1961—2010年曲靖市霧日數(shù)年際變化特征Fig.5 Interannual variation characteristics of fog days in Qujing from 1961 to 2010

3.5 霧的發(fā)生時段及持續(xù)時間

從霧的發(fā)生時間看，曲靖各站霧的主要發(fā)生時間為午夜時分開始發(fā)展，清晨為最強而且是高發(fā)時段，日出后氣溫升高霧減弱至正午氣溫快速上升后消散。將霧出現(xiàn)的持續(xù)時間劃分為6個等級：0～1 h、1～3 h、3～6 h、6～9 h、9～12 h、>12 h，由于一般站對于夜間出現(xiàn)的霧沒有記錄具體開始時間，只記錄天氣現(xiàn)象，而且受觀測時次影響，其開始時間均記為早上08時，故本文對于大霧的開始時間只統(tǒng)計了沾益和會澤兩個基本站資料，而結束時間統(tǒng)計了所有臺站。從表3可以看出，曲靖霧持續(xù)時間最多的為1～3 h，發(fā)生頻率為47.2%，其次為0～1 h發(fā)生頻率為38.9%，3 h以內的占86.1%，其他隨時間的增加逐漸減少，持續(xù)時間超過12 h的基本沒有，只有羅平偶爾出現(xiàn)。

表3 曲靖市霧的持續(xù)時間及頻率Tab.3 The duration and frequency of fogs in Qujing

4 結論與討論

①曲靖市霧的空間分布存在較明顯差異，東南多、西北少，除曲靖壩區(qū)外總體呈現(xiàn)為東南向西北逐漸減少，50 a平均霧日最多的出現(xiàn)在羅平縣，為60.7 d，羅平最多年份達94 d，最少年份也有21 d；最少為會澤大部、宣威北部邊緣，年平均霧日數(shù)為6 d，其余大部分地區(qū)年平均霧日均在10～15 d。

②曲靖市霧日主要集中出現(xiàn)在秋、冬、春季，從月份看霧日主要出現(xiàn)在1月、2月、8月、11月和12月，占全年霧日總數(shù)的68%；每年12月—次年1月霧出現(xiàn)的頻數(shù)最高為每月3.2d，2月和11月為次多月份，平均出現(xiàn)2.5 d，春末夏初5—6月為一個明顯的低谷期出現(xiàn)霧日數(shù)最少為0.4 d。

③近50 a曲靖霧日年代際變化呈“單峰型”變化，除沾益站外，總體呈弱減少趨勢，霧日年際變化較大，其中霧日數(shù)最多年份出現(xiàn)在1983年，為28 d，霧日數(shù)最少年份出現(xiàn)在2004年，為5d，最多年份較最少年份相差23 d。曲靖市年平均霧日數(shù)為18.9 d，20世紀60年代為18.3 d，70年代19.1 d，80年代為21.9 d，90年代為21 d，21世紀頭10 a為14 d，20世紀80年代以前逐漸增加，80年代以后逐漸減少。

④曲靖市的霧多數(shù)屬于輻射霧，主要發(fā)生發(fā)展在夜間至清晨，日出后氣溫升高霧減弱至正午氣溫快速上升后消散。曲靖霧持續(xù)時間最多的為1～3 h，發(fā)生頻率為47.2%，其次為0～1 h發(fā)生頻率為38.9%，3 h以內的占86.1%，其他隨時間的增加逐漸減少。

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