寧德市高山云海變化特征及預(yù)報(bào)分析

陳 驥，周文靜

寧德市氣象局，福建寧德 352100

云海是一種特有的旅游氣候資源。寧德市位于福建省東北部沿海地帶，東臨東海，境內(nèi)以丘陵山地為主，沿海為小平原，屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，溫暖濕潤，雨量充沛，是我國東南沿海休閑度假和生態(tài)旅游勝地。寧德依山傍海，山巒疊嶂，仙風(fēng)山自然景觀奇趣，四季景致迥異，或云霧繚繞或煙雨籠罩、令人賞心悅目，其中太姥山位于閩浙邊界，雄峙于東海之濱，山海相依、傲岸秀拔，以“山海大觀”稱奇，有“海上仙都”的美譽(yù)，觀高山溝谷內(nèi)的云霧景觀，云霧升騰著彌漫于谷中，山谷兩旁陡峭的崖壁在云霧中若隱若現(xiàn)，輕風(fēng)吹過，云開霧散，不久又見煙霧升騰，顯得神秘莫測，若陰雨天氣，水氣同霧氣融合，滿谷云霧，時淡時濃，又是另一番情趣。通過分析寧德市霧天氣發(fā)生特征，掌握境內(nèi)高山云海觀賞時間，并找出影響霧天氣出現(xiàn)的氣候因素，以做好預(yù)報(bào)分析。

1 寧德市地形特點(diǎn)和云霧形成原因

寧德市地處東南沿海，屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，又具有山地氣候、盆谷地氣候等特點(diǎn)，春夏雨熱同期，秋冬光溫互利，光能充足，熱量豐富，雨水充沛，海洋性季風(fēng)氣候顯著，沿海與內(nèi)陸溫差懸殊，氣候類型多樣。寧德市依山傍海，山巒疊嶂，地形以丘陵山地兼具沿海小平原為主，景色秀麗，旅游資源豐富，獨(dú)具特色（圖1）。山區(qū)森林資源豐富，水分相對較多，山中氣溫相對較低，山上水分向上蒸發(fā)過程中遇冷出現(xiàn)液化形成小水滴后就出現(xiàn)云霧繚繞景觀。

圖1 寧德市地形圖

2 寧德市高山云海特征分析

根據(jù)福建省季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn)，寧德市四季分別為春季（3—6月）、夏季（7—9月）、秋季（10—11月）、冬季（12月至翌年2月）。選取寧德市多年地面氣象觀測資料，統(tǒng)計(jì)每日08:00、14:00和20:00觀測記錄到的一次霧天過程，得出寧德市高山云海發(fā)生特征。

2.1 年變化特征

寧德市在1981—2010年間年霧日總體上是波動性減少的，30年來平均霧日為82 d，其減少速率為21.512 d/10年，年霧日出現(xiàn)最多為115 d出現(xiàn)在1999年，最少年份僅出現(xiàn)了49 d在2004年，但是從2000年以后年霧日基本上都低于30年平均值（圖2）。對霧日數(shù)的年代變化分析表明，20世紀(jì)80年代霧日出現(xiàn)最多，90年代較80年代出現(xiàn)明顯減少的現(xiàn)象，平均減少21 d，進(jìn)入21世紀(jì)后，寧德市在前10年的平均霧日為61 d，說明寧德市霧出現(xiàn)日數(shù)也在逐年代減少。霧是由近地面大氣中的水汽在氣溫低于露點(diǎn)時凝結(jié)形成的，出現(xiàn)霧天氣時空氣相對濕度接近100%，所以霧日數(shù)的減少在一定程度上說明氣溫增高、相對濕度偏低，霧天氣對氣候變化具有響應(yīng)性，與近些年實(shí)施生態(tài)環(huán)境治理等也有一定的關(guān)系[1]。

圖2 寧德市1981—2010年期間年霧日數(shù)的變化趨勢

2.2 季變化

由表1可看出，寧德市在30年期間，霧天氣各季節(jié)出現(xiàn)的日數(shù)存在很大的差別，其中春季出現(xiàn)的日數(shù)最多，平均38 d；其次是冬季，平均30 d；秋季平均為8 d；夏季最少，平均6 d?？梢?，寧德市霧主要出現(xiàn)在冬春季，兩季霧日數(shù)約占全年出現(xiàn)總霧日數(shù)的83%。近30年間，寧德市春、夏、秋、冬四季霧日數(shù)均呈現(xiàn)出逐年代減少趨勢，其中春季減少幅度最大，氣候傾向率為-10.0 d/10年，減少幅度最小的是秋季，氣候傾向率為-3.0 d/10年，夏季與冬季減少趨勢一致，氣候傾向率均為-4.5 d/10年。

表1 寧德市各季節(jié)霧日數(shù)變化特征 d

寧德市霧日數(shù)季節(jié)性差異變化主要是春季多受鋒面附近的冷暖空氣交匯影響出現(xiàn)的，因此春季也多為鋒面霧；冬季相對其他季節(jié)氣溫偏低，降雨后的第二天天氣轉(zhuǎn)晴時由于空氣相對濕度較大也極易出現(xiàn)霧天氣；夏秋季節(jié)轉(zhuǎn)換時，隨著氣溫不斷下降，晝夜溫差增大，出現(xiàn)霧天氣的概率也較夏季增加，秋季通常為輻射霧。

2.3 月變化

對寧德市30年期間年霧日數(shù)的月分布特征進(jìn)行分析可以看出，寧德市一年中各月霧日數(shù)表現(xiàn)出單峰型的變化特征，其中3月達(dá)到峰值，出現(xiàn)的日數(shù)最多，月平均14.0 d，其次是2月，月平均為12 d，相應(yīng)的是7月霧日數(shù)出現(xiàn)的最少，月平均僅1.4 d（圖3）?？傮w上看，寧德市一年期間從3—7月之間霧日數(shù)逐月減少，8月—翌年2月期間霧日數(shù)又逐月增多。引起霧日數(shù)的單峰型變化特征主要是春季的3月，寧德市氣溫快速回升但氣溫起伏不定，該月份降雨也開始增多，冷暖氣流交匯極易發(fā)生降雨天氣進(jìn)而出現(xiàn)霧；7月寧德市氣溫最高，氣候炎熱，常處于副熱帶高壓影響控制下，出現(xiàn)下沉氣流后天氣條件不利于形成霧。

圖3 寧德市各月平均霧日數(shù)的分布變化特征

2.4 日變化

分析寧德市霧的日變化特征，認(rèn)為霧在一日內(nèi)的變化也具有顯著的季節(jié)性特點(diǎn)，冬春季出現(xiàn)霧天氣時經(jīng)常是多日持續(xù)的，而且霧可以出現(xiàn)在一日中的任何時刻；夏秋季霧日數(shù)較少，通常出現(xiàn)在后半夜至翌日早晨，待日出后霧逐漸消散。在各月份中，白天和夜間均出現(xiàn)霧的日數(shù)以1月最多，其次是2月，8月出現(xiàn)最少，其中12、1和2月觀測到的白天和夜間均出現(xiàn)霧記錄的日數(shù)占出現(xiàn)總霧日數(shù)的50%～60%，3—4月占比為40%～50%，5、10和11月占比為30%～40%之間，6—9月的占比均在30%以下，8月占比不足5%。

2.5 霧日持續(xù)時長

受地理位置和氣候的影響，寧德市春季冷暖空氣交匯頻繁，常出現(xiàn)鋒面霧，而且在武夷山脈阻擋下，南下的冷空氣到達(dá)福建北部時會滯留在此形成靜止鋒，因此春季會出現(xiàn)持續(xù)的霧天氣。近30年間，寧德市持續(xù)霧天氣多發(fā)生在冬春季，其中1和2月出現(xiàn)頻率最高，其次是3月，夏、秋兩季未出現(xiàn)持續(xù)霧天氣過程。

3 寧德市高山云海與氣象因子的關(guān)系

高山云海的形成是由多種因素共同作用的結(jié)果，主要受地形和氣候影響較大，從氣候角度分析，包括降水、濕度和風(fēng)等。

3.1 與降水的關(guān)系

降水為云海的出現(xiàn)提供了充足的水汽條件，是出現(xiàn)高山云海的較好指征[2]。寧德市降水豐沛，年平均降水量為1 811.2 mm，降水日數(shù)達(dá)178 d，但降水的空間分布和時空分布不均，占年降水量81%的降水都集中在每年的3—9月，其中福安、福鼎、蕉城和霞浦4個沿海的城市年平均降水量為1 682 mm，而5個內(nèi)陸山區(qū)縣柘榮、古田、屏南、周寧、壽寧的年平均降水量為1 906 mm，說明寧德市在自東南向西北海拔趨于遞增的地形抬升作用下，西北部的山區(qū)山脈迎風(fēng)坡極易出現(xiàn)地形雨，因此山區(qū)年降水量大于沿海地區(qū)[3]。

3.2 與風(fēng)的關(guān)系

風(fēng)對霧具有輸送和稀釋作用。風(fēng)速大小影響云霧的形成和消散的速度，適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速能夠向某一區(qū)域持續(xù)輸送暖濕空氣，形成一定強(qiáng)度的湍流后可將大氣低層的水汽輸送到高層，通過擴(kuò)散作用使霧達(dá)到一定的厚度，這就是風(fēng)速對平流霧發(fā)生發(fā)展的作用。較大的風(fēng)速又會吹散霧的濃度，使霧消散。從風(fēng)向方面看，寧德市地面靜風(fēng)時出現(xiàn)高山云霧的概率為45%，東南風(fēng)天氣下霧日數(shù)出現(xiàn)的頻率達(dá)10%。對于風(fēng)速的影響來說，地面風(fēng)速在3 m/s以下時霧出現(xiàn)頻率在95%以上，此類霧天氣的平均風(fēng)速1.1 m/s，可見風(fēng)速小有利于高山云霧的出現(xiàn)。云霧天氣最多的3月，寧德市高空處于西南氣流風(fēng)速于風(fēng)向的輻合影響，華南暖式切變自我國的西南地區(qū)一直延伸至江南北部，寧德市位于華南暖式切變尾部南緣，低溫陰雨天氣綿延不斷，在這種有利的天氣形勢和天氣條件下，高山很容易出現(xiàn)云海景觀。到了7月，華南暖式切變徹底消失，西南氣流發(fā)展旺盛，此時反氣旋性環(huán)流增強(qiáng)，風(fēng)向、風(fēng)速均未發(fā)生輻合，因此7月也是寧德市極少出現(xiàn)高山云霧天氣的原因。

3.3 與相對濕度的關(guān)系

相對濕度對高山云霧的形成有直接影響?？諝庠匠睗?，越有利于霧天氣的形成，相反的，干燥的空氣形成霧的可能性較小，有云霧出現(xiàn)時通常當(dāng)天的平均空氣相對濕度要達(dá)到80%以上。寧德市3月平均相對濕度在70%以上，夜間由于輻射冷卻降溫極易形成輻射霧，同時受北上西南暖濕氣流的水汽輸送也會產(chǎn)生平流霧。同時，冬季相對濕度也較大，但因冬季降水相對偏少，出現(xiàn)高山云霧的日數(shù)少于3月。7月寧德市平均相對濕度在70%以下，對應(yīng)的云霧天氣出現(xiàn)最少。由此可反映出云霧日數(shù)與相對濕度表現(xiàn)為明顯的正相關(guān)關(guān)系，隨著相對濕度的增大云霧日數(shù)也會隨之增多（圖4）。

圖4 寧德市歷年3月（a）、7月（b）850 hPa濕度場

4 寧德市高山云海預(yù)報(bào)分析

根據(jù)寧德市高山云海發(fā)生時與氣象要素的關(guān)系，預(yù)報(bào)因子的選取可考慮風(fēng)速、降水、相對濕度等氣候因素的發(fā)生特征，通常為預(yù)報(bào)前一日的日平均相對濕度、日降水量，預(yù)報(bào)當(dāng)日1 000～500 hPa之間的相對濕度、風(fēng)速、氣壓及濕度變化等，這些指標(biāo)可以很好地表征高山云海的特征，通過對降水量、相對濕度、地面到500 hPa之間的大氣層濕度變化、溫度變化、位勢高度變化等要素的分析，以明確高山云海預(yù)報(bào)因子。由于不同月份高山云海形成的氣候條件存在一定的差異性，分析高山云海發(fā)生時的各預(yù)報(bào)因子的分布特征，排除發(fā)生異常的數(shù)據(jù)，可以獲取各個預(yù)報(bào)因子不同月份的區(qū)間閾值。

各個預(yù)報(bào)因子在有云海出現(xiàn)或無云海時的特征較為明顯，寧德市高山云海出現(xiàn)前一天的日相對濕度大于80%，850～600 hPa之間具有變干的特征，呈現(xiàn)出“上干下濕”的特點(diǎn)，而且氣壓場均為正值，符合“雨雪天氣過后常見云?！钡念A(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)。秋冬季節(jié)的輻射霧和層云出現(xiàn)時，通常發(fā)生在雨雪天氣結(jié)束后的晴天，低層濕度較大，水汽極易達(dá)到飽和，而中高層的濕度減小，大氣層結(jié)穩(wěn)定，暖濕空氣在近地面層積聚，云層的凝結(jié)高度低，有利于云海的形成[4]。

5 結(jié)論

針對寧德市霧天氣發(fā)生特征，得出當(dāng)?shù)馗呱皆坪０l(fā)生特征和影響因素，根據(jù)與霧天氣相關(guān)的因素進(jìn)行預(yù)報(bào)分析。

（1）寧德市年霧日整體上呈現(xiàn)出減少的趨勢，氣候傾向率為21.512 d/10年，這可能與當(dāng)?shù)亻_展生態(tài)環(huán)境保護(hù)等措施有關(guān)。高山云海景觀的出現(xiàn)具有很大的季節(jié)性變化的特征，其中春季出現(xiàn)最多，其次是冬季，而夏季是最少出現(xiàn)的季節(jié)。觀賞云海的月份，以3月為最佳，3月出現(xiàn)霧天氣的日數(shù)最多，其次是2月，7月出現(xiàn)霧天氣的最少，這是由于地形與氣候影響所致的。白天和夜間均觀測到有霧出現(xiàn)得最多的是冬季，占比超過50%，其次是春季，夏季占比最少。連續(xù)霧日主要發(fā)生在每年的1—3月，因此該時期為最佳觀賞高山云海的時間，夏秋季寧德市基本無連續(xù)霧日出現(xiàn)。

（2）霧的形成與降水、相對濕度和風(fēng)等氣象要素關(guān)系密切。風(fēng)速可以影響霧的形成和擴(kuò)散，降水為霧天氣的出現(xiàn)提供充足的水汽條件，而霧出現(xiàn)日數(shù)與相對濕度呈正相關(guān)關(guān)系，相對濕度增大，云霧天氣增多。

（3）氣溫、氣壓、濕度與風(fēng)速等氣候要素是開展高山云海預(yù)報(bào)的主要指標(biāo)，與云海的出現(xiàn)與否存在明顯的變化特征，云海天氣出現(xiàn)時，濕度明顯增大，而且具有“上干下濕”特征，低層低溫低、水汽飽和，且850 hPa的風(fēng)速較小，形成穩(wěn)定的大氣層結(jié)，有利于云海景觀的出現(xiàn)。