2020年2—4月湛江港海霧的統(tǒng)計(jì)特征

林芳妮，蔡倩，靳奎峰

（廣東省氣象公共服務(wù)中心，廣東廣州 510640）

海霧通常是指發(fā)生在海面上或者近岸區(qū)域，大氣邊界層中的水汽形成大量凝結(jié)，造成能見度低于1 km的天氣現(xiàn)象［1］。廣東地處沿海，易受海霧影響［2－5］。湛江港位于廣東省湛江市，隨著港口貨物吞吐量的日益增大，災(zāi)害性天氣影響航運(yùn)安全的問題愈發(fā)突出，其中，海霧引發(fā)的航道低能見度是冬春季影響航運(yùn)安全的主要原因［1，6］。對(duì)湛江海霧的研究，有側(cè)重天氣形勢(shì)及生消機(jī)制的分析［7］，也有針對(duì)微物理化學(xué)特征的分析［8－10］。徐峰等［11］利用雷州半島氣象資料分析了雷州半島霧發(fā)生的規(guī)律及機(jī)理，總結(jié)出湛江站霧發(fā)生的氣象要素特征與有利的天氣形勢(shì)，為湛江霧的預(yù)報(bào)服務(wù)提供重要參考。由于湛江港航道航程較長(zhǎng)，且缺乏自動(dòng)化觀測(cè)設(shè)備，港口工作人員僅憑肉眼觀測(cè)能見度有很大的局限性且觀測(cè)范圍有限。能見度儀作為能見度觀測(cè)設(shè)備，具有連續(xù)性、一致性和科學(xué)性。對(duì)能見度儀與人工觀測(cè)的比對(duì)結(jié)果也肯定了能見度儀的有效性［12－13］。楊召瓊等［13］對(duì)能見度儀資料的分析結(jié)果也指出，當(dāng)能見度小于1 km時(shí)，人工與能見度儀測(cè)得的能見度值一致性非常好。

為落實(shí)《海洋氣象發(fā)展規(guī)劃（2016－2025年）》對(duì)海洋專業(yè)氣象服務(wù)的精神，順利開展湛江港港口高影響災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)服務(wù)，打造廣東省港口示范性行業(yè)氣象服務(wù)，針對(duì)冬春季嚴(yán)重影響航運(yùn)安全的海霧天氣現(xiàn)象，廣東省氣象局在湛江港外航道海域的海島上布設(shè)了兩部能見度儀。本研究針對(duì)2020年2—4月海霧高發(fā)期發(fā)生在湛江港外航道海域海霧的特點(diǎn)進(jìn)行分析，以期為港口的氣象服務(wù)在大霧方面的應(yīng)用提供參考。

1 資料

湛江南三島南三鎮(zhèn)氣象站（G2424）、湛江硇洲島硇洲鎮(zhèn)氣象站（G7492）、湛江國(guó)家基本站（59658）2020年2月1日—4月30日能見度儀觀測(cè)資料（前兩部能見度儀是廣東省氣象局為做好港口海霧專業(yè)氣象服務(wù)和相關(guān)研究于2020年1月中下旬布設(shè)于無人值守的氣象自動(dòng)站，資料為逐5 min自動(dòng)觀測(cè)。通過比對(duì)2020年2—4月期間湛江港港區(qū)人工觀測(cè)能見度，開、封航記錄與能見度儀觀測(cè)數(shù)據(jù)，資料基本準(zhǔn)確穩(wěn)定）。

2 湛江港港口海霧的統(tǒng)計(jì)特征

2.1 湛江港能見度儀地理位置

布設(shè)的兩部能見度儀分別位于南三島南部海岸線的南三鎮(zhèn)自動(dòng)站（以下簡(jiǎn)稱南三站）和硇洲島東北沿岸的硇洲鎮(zhèn)自動(dòng)站（以下簡(jiǎn)稱硇洲站），兩部能見度儀相距約22 km。作為對(duì)照站點(diǎn)的湛江國(guó)家基本站位于湛江市區(qū)，在上述兩個(gè)自動(dòng)站的西北側(cè)，與南三站、硇洲站分別相距27、42 km。

港口以航道劃分航行區(qū)域。南三站能見度儀靠近龍騰航道，龍騰航道是萬噸級(jí)以上船只的主要航道，接駁港口的唯一進(jìn)口航道，當(dāng)航道受海霧影響能見度低于1 km時(shí)停航，則船舶停止進(jìn)出港口。硇洲站能見度儀靠近龍水嶺航道，是萬噸以下船只的主要航道。

2.2 港口外航道海霧變化特征

以20：00（北京時(shí)，下同）為界，統(tǒng)計(jì)3個(gè)站2020年2—4月日最低能見度變化情況（圖1），從圖1可見，南三站與湛江站的日最低能見度變化趨勢(shì)基本一致，低于1 km能見度（圖2中紅色虛線）出現(xiàn)的日期、可視程度亦相當(dāng)，且低能見度一般出現(xiàn)1 d或連續(xù)出現(xiàn)不超過2 d。硇洲站日變化趨勢(shì)雖然與上述兩站接近，但能見度低于1 km出現(xiàn)的頻率明顯高于前二者，低能見度出現(xiàn)1 d，或連續(xù)出現(xiàn)2～6 d。3月18—23日連續(xù)6 d出現(xiàn)低于1 km的記錄。

圖1 2020年2—4月日最低能見度時(shí)間序列

參照徐峰等［11］對(duì)霧日的定義，3個(gè)站點(diǎn)逐小時(shí)能見度出現(xiàn)一次小于1 km且相對(duì)濕度大于92%并剔除降水影響的記錄，則定義為1個(gè)霧日。統(tǒng)計(jì)3個(gè)站2020年2—4月（共90 d）出現(xiàn)霧日的情況，可以看出，硇洲站霧日最多，總共出現(xiàn)35 d，其中3月霧日最多，達(dá)到18 d，其次為2月，達(dá)到10 d；南三站共出現(xiàn)8 d，其中3月出現(xiàn)4 d，其余兩月均出現(xiàn)2 d，與湛江站霧日（分別為3、5、0 d）出現(xiàn)頻率接近（表略）。南三站霧日特征與湛江站相似，硇洲站霧日出現(xiàn)的頻率更高，局地性特征明顯。

對(duì)3個(gè)站2020年2—4月霧出現(xiàn)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖2所示，硇洲站霧主要發(fā)生時(shí)段集中在傍晚到早晨，其中00：00—08：00出現(xiàn)的頻率達(dá)到70%，南三站和湛江站在各時(shí)段出現(xiàn)的霧頻次雖遠(yuǎn)少于硇洲站，但出現(xiàn)時(shí)段的特點(diǎn)與硇洲站相似，南三站凌晨03：00—07：00霧出現(xiàn)的頻率為60%，且與湛江站的出現(xiàn)頻次基本一致。硇洲站和南三站的霧以夜間霧為主，集中發(fā)生時(shí)段在后半夜到早晨；湛江站霧出現(xiàn)在傍晚到早晨時(shí)段。另外，南三站09：00—20：00沒有出現(xiàn)霧，湛江站09：00—17：00沒有出現(xiàn)霧，但硇洲站除了13：00—14：00，均有霧發(fā)生。

圖2 2020年2—4月霧出現(xiàn)時(shí)間和次數(shù)

2.3 港口外航道海霧持續(xù)時(shí)間

同一次海霧過程對(duì)3個(gè)站的影響程度不同，硇洲站海霧持續(xù)時(shí)間普遍長(zhǎng)于南三站和湛江站。統(tǒng)計(jì)2—4月霧持續(xù)的時(shí)間（圖略），結(jié)果顯示，硇洲站、南三站和湛江站短霧特征明顯，持續(xù)時(shí)間1 h的霧分別為40%、54%、25%，5 h以內(nèi)的霧分別為76%、100%、100%。硇洲站出現(xiàn)霧時(shí)超過10 h的為12%，最長(zhǎng)一次海霧持續(xù)了18 h，出現(xiàn)在3月20日15：00—3月21日08：00，同期南三站、湛江站霧時(shí)分別為3、4 h，其余時(shí)段能見度多在1～4 km波動(dòng)（受該次海霧影響，湛江港全港封航超過15 h）。統(tǒng)計(jì)結(jié)果還顯示，南三站海霧出現(xiàn)日期與湛江站接近，但南三站海霧出現(xiàn)時(shí)間比湛江站早2～3 h。湛江站霧時(shí)不超過5 h，其中50%的霧持續(xù)時(shí)長(zhǎng)為2 h。

2.4 霧生、消時(shí)間特征與大氣濕度特征

為了解港口霧生、消的特征，分別對(duì)3個(gè)站霧生、消時(shí)間及持續(xù)時(shí)間做統(tǒng)計(jì)（圖3），結(jié)果表明，硇洲站霧生最易發(fā)生于01：00和18：00，其次為23：00、02：00和05：00，其中01：00、23：00發(fā)生的霧半數(shù)以上持續(xù)時(shí)間超過8 h；霧消最易發(fā)生在08：00—09：00。南三站霧生最易發(fā)生于05：00，共發(fā)生3次，持續(xù)時(shí)間分別為3、1、2 h，其次易發(fā)生于01：00，共發(fā)生2次，持續(xù)時(shí)間為5、1 h；霧消最易發(fā)生在07：00—08：00；湛江站持續(xù)最長(zhǎng)的霧為5 h，出現(xiàn)在03：00，霧消時(shí)間主要在08：00—09：00。

圖3 三個(gè)站霧生時(shí)間及其持續(xù)時(shí)間

為進(jìn)一步了解霧生的大氣濕度特征，統(tǒng)計(jì)3個(gè)站能見度（≤10 km）與溫度露點(diǎn)差（t－td≤2℃）的關(guān)系（圖4），3個(gè)站的霧均集中出現(xiàn)在ttd≤0.5℃時(shí)大氣環(huán)境接近飽和的狀態(tài)。硇洲站霧生的t－td＜0.5℃，其中，90%以上的霧出現(xiàn)在t－td≤0.2℃內(nèi)；南三站霧生的t－td＜0.2℃，t－td＝0℃與0.1℃≤t－td≤0.2℃各占50%；湛江站霧生的t－td＜0.4℃，超過95%的霧出現(xiàn)在t－td≤0.2℃內(nèi)。

圖4 三個(gè)站能見度（10 km內(nèi)）與t－td的關(guān)系

3 結(jié)論

1）湛江港海霧具有明顯的局地性特征，硇洲站海霧日顯著多于南三站，且硇洲站海霧的持續(xù)時(shí)間普遍比南三站長(zhǎng)。南三站海霧出現(xiàn)特征與湛江站接近，但南三站海霧出現(xiàn)時(shí)間比湛江站早2～3 h。

2）硇洲站和南三站的海霧以夜間霧為主，集中發(fā)生在后半夜到早晨，短霧特征明顯，多數(shù)霧持續(xù)時(shí)間在5 h內(nèi)。硇洲站出現(xiàn)時(shí)超過10 h的占比為12%，最長(zhǎng)的一次霧持續(xù)了18 h。

3）硇洲站霧生最易發(fā)生于01：00和18：00，其次為23：00，01：00、23：00發(fā)生的霧50%以上持續(xù)時(shí)間超過8 h，霧消最易發(fā)生在08：00—09：00；南三站霧生時(shí)間最易發(fā)生于05：00，其次為01：00，霧消最易發(fā)生在07：00—08：00；湛江站持續(xù)最長(zhǎng)的霧為5 h，出現(xiàn)在03：00，霧消散時(shí)間主要在08：00—09：00。

4）霧集中出現(xiàn)在t－td≤0.5℃時(shí)大氣環(huán)境接近飽和的狀態(tài)；硇洲站90%以上的霧出現(xiàn)在t－td≤0.2℃內(nèi)；南三站霧生時(shí)的t－td＝0℃與0.1℃≤t－td≤0.2℃各占1／2；湛江站超過95%的霧出現(xiàn)在t－td≤0.2℃內(nèi)。

根據(jù)湛江港外航道海霧發(fā)生的局地性特征，通過提高航道局地性海霧的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)能力，合理安排航道的分段化通、停航，有序引導(dǎo)大、小船只分區(qū)域通行，既可大大增加船只航行的安全性，又可有效提高港口航道的利用率，顯著降低因海霧引起停航造成的經(jīng)濟(jì)損失。

另外，本研究只分析了2020年2—4月湛江3個(gè)站測(cè)得的海霧特征，統(tǒng)計(jì)樣本量存在不足，雖然與前人分析雷州半島地區(qū)霧的特征具有較明顯的共性，但后續(xù)應(yīng)充實(shí)樣本使統(tǒng)計(jì)結(jié)果更穩(wěn)定；硇洲站除具有上述共性之外，還存在局地性特征，導(dǎo)致其產(chǎn)生的原因及其環(huán)流特征值得做進(jìn)一步的分析，這也是做好港口海霧氣象服務(wù)的關(guān)鍵。