海南島冬季霧日特征及其成因

胡德強 易靈偉

（1 海南省氣候中心，?？?570203；2 海南省南海氣象防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室，海口 570203）

0 引言

海南地處熱帶，同時受西風帶、副熱帶及赤道輻合帶等多種天氣系統(tǒng)影響，氣候復(fù)雜，災(zāi)害性、高影響性天氣頻繁。近年來海南省經(jīng)濟發(fā)展迅速，尤其以旅游行業(yè)為重要產(chǎn)業(yè)支柱，天氣氣候因素是影響旅游行業(yè)的重要因素，從而進一步加重了災(zāi)害性、高影響性天氣對海南省的影響。

大霧天氣主要指的是空氣中大量的水滴或冰晶微粒使水平能見度低至1 km以下的天氣現(xiàn)象。數(shù)據(jù)顯示，在所有不利氣象條件中，大霧對陸路交通所產(chǎn)生的危害是最大的，2005年中國災(zāi)害性致使能見度降低直接或間接導(dǎo)致的陸路交通事故次數(shù)約占總事故數(shù)的25%。大霧是海南省主要的災(zāi)害性天氣之一，秋冬及初春季節(jié)為海南省大霧出現(xiàn)頻繁時期，尤以1月最多，北部地區(qū)年均霧日數(shù)在18 d以上，最多的白沙年均霧日數(shù)達99 d，近年來，海南省交通網(wǎng)絡(luò)進入飛速發(fā)展期，而大霧致使海南省交通封閉、客滾輪停運、飛機延誤等現(xiàn)象時有發(fā)生，對海南省的海、陸、空交通安全構(gòu)成了嚴重的影響。同時大霧還影響著人體健康、供電及農(nóng)作物生長發(fā)育。

大霧影響作為防災(zāi)減災(zāi)中重要的一環(huán)，近年來日益受到重視，國內(nèi)外學(xué)者對大霧時空分布特征、氣候特征、成因、預(yù)測機理及影響評估等方面進行了研究。劉小寧等分析了我國大霧時空分布的基本氣候特征，并指出我國大霧分布呈東南多西北少的特點，沿海地區(qū)為大霧多發(fā)區(qū)；同時近50年來，我國大部地區(qū)年霧日數(shù)呈減少的趨勢，而濃霧出現(xiàn)的年日數(shù)變化不明顯。王麗萍等分析了我國大霧日數(shù)和氣溫的年際變化特征，指出了大霧日數(shù)的減少趨勢和氣溫升高、相對濕度的減少有一定的關(guān)系。高英杰等分析了河北海岸帶大霧特征，歸納出河北海岸帶出現(xiàn)大霧的三種基本天氣類型。

本文從氣候統(tǒng)計角度分析海南島冬季霧日的氣候特征，分析其可能成因，并選取影響較大的大霧事件作為個例分析佐證氣候成因結(jié)論。

1 資料與方法

本文采用海南島18個國家氣象觀測站1966—2018年逐日數(shù)據(jù)、NCEP/NCAR風場再分析資料及NCEP（WMC）逐日1°×1°格點風場資料。對海南島逐年冬季（12月—次年2月）霧日數(shù)進行標準化處理，然后以±0.4個標準差選取霧日偏多偏少年進行環(huán)流場合成分析。通過對2018年2月海南島大霧事件進行個例分析，用以例證環(huán)流背景的可靠性。

2 海南島冬季霧日特征

對海南島冬季霧日數(shù)統(tǒng)計（圖1）可以看到，霧日偏多的年份為1968、1970、1972、1973、1978、1979、1982、1984、1986年，偏少的年份為1987、1995、1996、2006、2010、2011、2012、2014、2017年。霧日最多的年份為1968年，全島霧日平均約21 d；最少為2011年，全島霧日平均約5 d；空間分布上，海南島北部多南部少（圖略）。

圖1 歷年冬季（12—2月）海南島平均霧日數(shù)（a）及其標準化距平（b）Fig.1 Interannual variability of the Hainan Island averaged fog day number (a) and its standardized anomaly (b) in winter (from December to February)

3 海南島霧日偏多年與偏少年環(huán)流特征

對海南島冬季霧日偏多年和偏少年200、500、850 hPa環(huán)流場合成分析（圖略）發(fā)現(xiàn)，冬季霧日偏多年，華南地區(qū)高層被氣旋式異常控制，海南島位于異常氣旋西南側(cè)，以西北風為主；冬季霧日偏少年，中國東部地區(qū)被反氣旋式異?？刂?，海南島位于異常反氣旋西南側(cè)，以偏東風為主。對應(yīng)于高層，海南島冬季霧日偏多年，中層華南地區(qū)為氣旋式異常，海南島位于氣旋式異常西南側(cè)，以西北風為主；冬季霧日偏少年，中層華南地區(qū)為反氣旋控制，海南島位于異常反氣旋南側(cè)，以偏東風為主。

冬季霧日偏多年，低層海南島受偏西風異常影響，偏少年，低層海南島受偏東風異常影響。受環(huán)流影響，海南島冬季霧日偏多與偏少年，分別受海南島偏西風異常和偏東風異常影響，這樣的環(huán)流背景，在冬季霧日偏多年，有利于陸地污染空氣傳入海南島，空氣中的凝結(jié)核較多，有利于霧珠形成，導(dǎo)致霧日偏多，反之亦然。

4 2018年2月海南島大霧形成原因個例分析

2018年2月15—22日，瓊州海峽和?？谑袇^(qū)頻繁出現(xiàn)大霧天氣，對交通造成嚴重影響，最長持續(xù)時間達8 d（15—22日）。選取2018年2月作為個例分析的原因在于2018年2月瓊州海峽大霧影響較為嚴重，雖然其冬季霧日總數(shù)為正常年，但其冬季霧日持續(xù)時間是有觀測歷史以來較長的一次。

圖2 為2018年2月14—22日20時（北京時，下同）200 hPa環(huán)流，可以看到14—16日15°—25°N附近，上空大致為西風環(huán)流；17日海南島上空為偏南氣流，18日轉(zhuǎn)為偏東北氣流，19日轉(zhuǎn)為偏西北氣流；20—22日，海南島上空大致為偏西氣流，伴隨海南島南側(cè)有偏南氣流的輻合。這種以偏西風為主的環(huán)流形勢，與海南島冬季霧日偏多年200 hPa環(huán)流結(jié)論是相符的。

圖3 為500 hPa環(huán)流圖，14—16日，海南島中層大氣為偏北氣流；17日海南島南側(cè)為偏南氣流，北側(cè)為偏東氣流；18—19日，海南島中層又被偏北氣流控制；20—22日，海南島中層為偏西環(huán)流。這種環(huán)流形勢，與海南島冬季霧日偏多年500 hPa環(huán)流結(jié)論是相符的。

圖4 為850 hPa環(huán)流圖，14日海南島低層大氣為偏東氣流控制，15日轉(zhuǎn)為偏北氣流，開始出現(xiàn)大霧天氣；16—19日，為偏北偏西氣流控制，20—22日海南島低層大氣為偏西風控制，這段時期的偏西氣流對應(yīng)與瓊州海峽大霧出現(xiàn)的主要時段，這與前文分析得到的海南島冬季霧日偏多年850 hPa環(huán)流結(jié)論是相符的。

圖2 2018年2月14—22日（20時）200 hPa逐日風場Fig. 2 Daily wind field at 200 hPa from 20 BT 14 February to 20 BT 22 February, 2018

圖3 2018年2月14—22日（20時）500 hPa逐日風場Fig. 3 Daily wind field at 500 hPa from 20 BT 14 February to 20 BT 22 February 2018

5 結(jié)論與展望

本文利用海南島18個國家氣象觀測站1966—2018年逐日數(shù)據(jù)及NCEP/NCAR風場、氣壓場再分析資料，對霧日偏多和偏少年進行環(huán)流場合成分析，并對2018年2月海南島大霧事件進行個例分析。結(jié)論如下：

1）霧日最多的年份為1968年，全島霧日平均約21 d；最少為2011年，全島霧日平均約5 d；

2）海南島冬季霧日偏多年，對應(yīng)海南島上層、中層、低層大氣的異常偏西氣流；海南島冬季霧日偏少年，對應(yīng)海南島上層、中層、低層大氣的異常偏東氣流；

圖4 2018年2月14—22日（20時）850 hPa逐日風場Fig. 4 Daily wind field at 850 hPa from 20 BT 14 February to 20 BT 22 February 2018

3）2018年2月海南島大霧事件中，影響較為嚴重的時段對應(yīng)海南島上層、中層、低層大氣的西風氣流，這與氣候成因是相符的。

海南島冬季霧日事件為大范圍的天氣氣候事件，對應(yīng)的大尺度環(huán)流有一定程度的體現(xiàn)，對冬季霧日的成因分析若從大氣逆溫層、大氣平流方程角度分析可能有更進一步的驗證和補充，也能從天氣氣候模式得到進一步驗證。