膠州灣大霧特征分析及不同下墊面氣象要素對(duì)比分析

劉雪映，時(shí)曉曚

（1.膠州市氣象局，山東 膠州 266300；2.青島市氣象臺(tái)（青島市海洋氣象臺(tái)），山東 青島 266003）

1 引言

大霧天氣的低能見(jiàn)度會(huì)對(duì)航空、航運(yùn)和公路交通產(chǎn)生嚴(yán)重危害，大霧已成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要災(zāi)害性天氣之一。膠州灣位于黃海中部，不僅擁有中國(guó)沿海重要的吞吐口岸，也位于國(guó)內(nèi)重要的區(qū)域性樞紐機(jī)場(chǎng)的降落區(qū)。膠州灣及沿岸地區(qū)的大霧天氣對(duì)膠州灣海陸空交通安全具有十分重要的影響。

目前針對(duì)沿海海霧的機(jī)理分析和數(shù)值模擬已有較為深入的研究[1-8]，但海灣內(nèi)大霧的研究成果較少。早在1902 年，Proctor[9]發(fā)現(xiàn)巴澤滋灣內(nèi)的夏季霧盛行西南風(fēng)，海灣沿岸的陸地地形對(duì)大霧的產(chǎn)生和引導(dǎo)有重要作用。Varney[10]通過(guò)對(duì)加利福尼亞灣的一次大霧過(guò)程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，灣內(nèi)海岸線的摩擦作用會(huì)使灣區(qū)內(nèi)暖空氣移動(dòng)速度減慢，形成楔形斜面，冷空氣沿斜面上升形成對(duì)流冷卻從而使水汽凝結(jié)形成大霧。我國(guó)東海和南海不同位置灣區(qū)的大霧特征不同。湄洲灣最常見(jiàn)的海霧類(lèi)型為平流輻射霧，由于“熱島效應(yīng)”和地形的共同影響，灣內(nèi)偏內(nèi)陸的莆田站霧日數(shù)比沿海站霧日數(shù)明顯降低[11]。寧波灣海霧通常出現(xiàn)在江淮氣旋和冷空氣影響前以及梅雨鋒中低渦東移前，且自西向東具有不同的霧頻分布特點(diǎn)，在一定的氣象條件下，該灣海霧的發(fā)生概率隨著濕度的增加和氣壓的減小而增加[12]。北部灣的氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速是大霧形成的關(guān)鍵影響因子[13]，灣區(qū)中輻射霧的氣溫與能見(jiàn)度呈同位相變化，鋒面霧的氣溫和露點(diǎn)溫度與能見(jiàn)度分別呈反相和同相變化，平流霧的氣溫和露點(diǎn)溫度呈逐日升高趨勢(shì)[14]。

下墊面的特征對(duì)大霧的形成有重要作用。史得道等[15]通過(guò)分析黃渤海春季一次海霧過(guò)程的下墊面海洋特征發(fā)現(xiàn)，霧區(qū)的分布與相對(duì)濕度大于90%和海氣溫差在4 ℃以?xún)?nèi)的區(qū)域分布較一致，海霧形成的水汽來(lái)源于黃海南部的水汽輸送大值中心。Wang 等[16]對(duì)梅雨季節(jié)杭州灣的一次濃霧過(guò)程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)陸地-海洋的熱對(duì)比度在大霧過(guò)程中起重要作用。目前針對(duì)灣區(qū)大霧的研究聚焦于灣內(nèi)霧的氣候特征和發(fā)展機(jī)理，但未考慮到灣內(nèi)地形影響下下墊面差異對(duì)大霧的影響。膠州灣地處黃海西北部，三面被陸地環(huán)抱，南面與黃海相連，地形復(fù)雜，同時(shí)受海洋和陸地的影響，灣內(nèi)不同位置的大霧受海洋和陸地的影響程度不同。目前還沒(méi)有研究對(duì)膠州灣不同下墊面的大霧特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析。作為三面環(huán)陸的海灣，不同灣區(qū)的大霧特征具有相似性，膠州灣作為我國(guó)沿海地區(qū)的代表性灣區(qū)，探究灣內(nèi)不同下墊面影響下的大霧氣候特征，能夠?yàn)槠渌麨硡^(qū)的大霧研究提供借鑒。

2 資料和方法

本文使用的資料包括：2013—2019年膠州灣沿岸及跨海大橋上17個(gè)自動(dòng)氣象觀測(cè)站（具體位置見(jiàn)圖1，各站代碼見(jiàn)表1，本文提到的站點(diǎn)均用代碼表示）的10 min 平均能見(jiàn)度觀測(cè)資料和地面氣象要素（溫度、相對(duì)濕度、10 min 平均風(fēng)向、10 min 平均風(fēng)速、降水量）逐小時(shí)觀測(cè)資料。17 個(gè)觀測(cè)站均為江蘇省無(wú)線電科學(xué)研究所DZZ4 型自動(dòng)氣象站。該自動(dòng)氣象站基于現(xiàn)代總線和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建，可完成對(duì)氣溫、濕度和能見(jiàn)度等要素的數(shù)據(jù)采集、質(zhì)控和存儲(chǔ)傳輸。觀測(cè)數(shù)據(jù)均根據(jù)《自動(dòng)氣象站觀測(cè)規(guī)范》和《氣象資料業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》相關(guān)要求進(jìn)行質(zhì)量控制。

表1 膠州灣3類(lèi)觀測(cè)站代碼表Tab.1 Codes of three types of observation stations in Jiaozhou Bay

圖1 膠州灣觀測(cè)站分布Fig.1 Distribution of observation stations in Jiaozhou Bay

本文的霧日判別標(biāo)準(zhǔn)：10 min 平均能見(jiàn)度數(shù)據(jù)低于1 km且持續(xù)30 min以上、出現(xiàn)霧的站數(shù)超過(guò)總站數(shù)的1/4（≥5 個(gè)）并且剔除雨雪影響，算作一個(gè)霧日。剔除雨雪影響的方法為根據(jù)人工觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)，利用觀測(cè)站逐小時(shí)降水量數(shù)據(jù)，若能見(jiàn)度低于1 km 時(shí)有超過(guò)0.0 mm的降雨（雪）量，則判斷低能見(jiàn)度受雨（雪）影響，剔除該霧日。

大霧分類(lèi)方法為：將大霧過(guò)程中膠州灣觀測(cè)站和青島黃海沿岸觀測(cè)站的大霧開(kāi)始時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，并結(jié)合國(guó)家衛(wèi)星氣象中心下發(fā)的衛(wèi)星產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)。青島的海霧類(lèi)型主要為平流霧[1,17-19]，膠州灣內(nèi)的海霧主要為青島沿海平流霧入侵導(dǎo)致。如果霧區(qū)僅限于膠州灣區(qū)域，則判定此次大霧個(gè)例為局地輻射霧；如果兩地均有大霧，黃海沿岸觀測(cè)站的大霧開(kāi)始時(shí)間早于膠州灣觀測(cè)站，則說(shuō)明膠州灣大霧為青島平流霧入侵。如果膠州灣觀測(cè)站的大霧開(kāi)始時(shí)間早于黃海沿岸，且衛(wèi)星產(chǎn)品未顯示在黃海海岸線形成大范圍霧區(qū)，則為輻射霧。

3 站點(diǎn)分類(lèi)方法及結(jié)果

膠州灣地形復(fù)雜，不同觀測(cè)站所處的下墊面不同，各站大霧受海洋和陸地的影響程度不同，大霧類(lèi)型及特征均不相同。根據(jù)觀測(cè)站的地理位置、霧日季節(jié)分布特征以及大霧類(lèi)型占比將膠州灣觀測(cè)站進(jìn)行分類(lèi)。

研究表明，山東半島輻射霧多發(fā)于冬季，青島海霧多在4—7 月生成[1]。分類(lèi)方法如下：主要受海洋下墊面影響，大霧季節(jié)特征與海霧接近，大霧主要類(lèi)型為海霧的站點(diǎn)為第一類(lèi)站點(diǎn)；受陸地下墊面影響，霧日季節(jié)分布特征與輻射霧接近，主要受輻射霧影響的站點(diǎn)為第二類(lèi)站點(diǎn)；能同時(shí)受海洋和陸地影響，霧日季節(jié)分布較均勻，海霧和輻射霧占比接近的站點(diǎn)為第三類(lèi)站點(diǎn)。

依據(jù)站點(diǎn)分類(lèi)方法分析每個(gè)觀測(cè)站的地理位置、霧日季節(jié)分布特征及大霧類(lèi)型占比，將膠州灣觀測(cè)站分為3類(lèi)（見(jiàn)圖1b）。第一類(lèi)站點(diǎn)（紅色站點(diǎn)）均位于跨海大橋上，主要受海洋影響，霧日季節(jié)分布與海霧相似，海霧占比均在70%以上（見(jiàn)圖2），大霧類(lèi)型主要為海霧；第二類(lèi)站點(diǎn)（紫色站點(diǎn)）位于灣區(qū)內(nèi)陸或東北方向，主要受陸地影響，大霧季節(jié)分布與輻射霧接近，海霧占比在50%以下；第三類(lèi)站點(diǎn)（綠色站點(diǎn)）位于膠州灣沿岸或西北方向，所處位置同時(shí)受海洋和陸地下墊面影響，海霧和輻射霧占比相當(dāng)。

圖2 膠州灣觀測(cè)站2013—2019年海霧占比Fig.2 Proportion of sea fog at Jiaozhou Bay observation stations from 2013 to 2019

為驗(yàn)證上述分類(lèi)的準(zhǔn)確性，本文分別選取影響3 類(lèi)站點(diǎn)、每個(gè)季節(jié)均有發(fā)生、持續(xù)時(shí)間為8～36 h的20次大霧過(guò)程，統(tǒng)計(jì)每類(lèi)站點(diǎn)大霧發(fā)生時(shí)的平均溫度日變化（見(jiàn)圖3）。結(jié)果表明：第一類(lèi)站點(diǎn)大霧發(fā)生時(shí)的溫度為12～16 ℃，日變化較小，最高和最低溫度僅相差3.0 ℃；第二類(lèi)站點(diǎn)的溫度日變化較明顯，最高與最低溫度相差8.0 ℃，20 時(shí)—次日07時(shí)（北京時(shí)，下同）溫度不斷下降至6.1 ℃，之后溫度開(kāi)始回升，15 時(shí)達(dá)到最高14.1℃；第三類(lèi)站點(diǎn)的溫度日變化特點(diǎn)介于第一、二類(lèi)之間，溫度的日變化趨勢(shì)與第二類(lèi)站點(diǎn)基本相同，但變化幅度遠(yuǎn)小于第二類(lèi)站點(diǎn)，高于第一類(lèi)站點(diǎn)，溫度變化范圍為9.9～15.0 ℃。海霧發(fā)生時(shí)溫度平穩(wěn)，變化范圍較小，而輻射霧由于夜間輻射冷卻作用，地面散熱迅速，降溫幅度較大。由此驗(yàn)證膠州灣觀測(cè)站的分類(lèi)較為準(zhǔn)確，可以作為后續(xù)分析的基礎(chǔ)。

3)根據(jù)頂板下沉量確定頂板控頂效果，提出來(lái)壓時(shí)支架均值偏阻力p1、來(lái)壓時(shí)支架均值上阻力p2；利用位態(tài)方程，分別計(jì)算支架均值阻力p、來(lái)壓時(shí)支架均值偏阻力p1、來(lái)壓時(shí)支架均值上阻力p2及額定工作阻力p相對(duì)應(yīng)的頂板下沉量，分析比較支架不同阻力時(shí)頂板控頂效果及支架循環(huán)末阻力超限比例，最終確定新支架額定工作阻力為21 000 kN，并對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，工作面換用新支架后，實(shí)測(cè)表明頂板下沉量小于300 mm。

圖3 3類(lèi)站點(diǎn)大霧過(guò)程的平均溫度日變化Fig.3 Daily variation of average temperature during heavy fog events at three types of stations

4 膠州灣大霧氣候特征

利用2013—2019 年膠州灣觀測(cè)站10 min 平均能見(jiàn)度數(shù)據(jù)，分析膠州灣大霧整體氣候特征，并依據(jù)站點(diǎn)分類(lèi)結(jié)果，對(duì)各類(lèi)站點(diǎn)的季節(jié)和日變化特征進(jìn)行分類(lèi)探究。

4.1 灣區(qū)大霧年際變化特征

膠州灣沿岸觀測(cè)站2013—2019 年平均霧日年際變化特征表明（見(jiàn)圖4），灣區(qū)平均霧日44 d，霧日最多年份為2014 年和2016 年，兩年合計(jì)占比34.6%，霧日最少年份為2019 年，僅有35 d。我國(guó)不同灣區(qū)的霧日年際差異較明顯，福建海岸的湄洲灣1974—2003 年年平均霧日數(shù)整體呈下降趨勢(shì)，最多霧日天數(shù)與最少霧日天數(shù)差值為17～44 d[11]；2002—2011年，渤海的遼東灣西岸海霧霧日數(shù)在2010年最多，為33 d，2002 年最少，為10 d[20]。膠州灣位于黃海，其地理環(huán)境與其他海灣均不相同，霧日年際變化特點(diǎn)與其他灣區(qū)具有差異性。

圖4 2013—2019年膠州灣觀測(cè)站平均霧日年際分布Fig.4 Interannual distribution of average foggy days at Jiaozhou Bay observation stations from 2013 to 2019

4.2 灣區(qū)大霧季節(jié)變化特征

2013—2019 年膠州灣觀測(cè)站總霧日數(shù)占比的季節(jié)變化顯示（見(jiàn)圖5），灣內(nèi)每月均有大霧發(fā)生，其中1 月和12 月的霧日占比最多，分別為11.5%和13.6%；8 月和9 月霧日發(fā)生頻次最少，合計(jì)占比僅為12.0%。由此可見(jiàn)，膠州灣大霧的季節(jié)變化特征為大霧多發(fā)生在冬季，晚夏和初秋最少。青島市霧季一般為4—7 月，海霧占比達(dá)50%以上，6—7 月為海霧高發(fā)期，而3 月之前和8 月之后海霧發(fā)生較少[19]。由此可見(jiàn)，膠州灣雖位于青島地區(qū)，但由于灣區(qū)特殊的地理環(huán)境，其大霧季節(jié)變化特征與青島市區(qū)有很大區(qū)別。

統(tǒng)計(jì)膠州灣3類(lèi)觀測(cè)站的平均霧日季節(jié)分布特征發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖5），不同類(lèi)型站點(diǎn)的大霧季節(jié)分布互不相同。第一類(lèi)站點(diǎn)位于距離海面上方50 m 的跨海大橋上，主要受海洋下墊面影響，其平均霧日的季節(jié)變化特征與海霧接近。大霧集中在5—7月，總占比達(dá)42.2%，8—9月霧日最少，占比僅為5.4%。

圖5 2013—2019年3類(lèi)站點(diǎn)平均霧日及所有站點(diǎn)總霧日的季節(jié)分布Fig.5 Seasonal distribution of average foggy days at three types of stations and total foggy days at all stations from 2013 to 2019

第二類(lèi)站點(diǎn)位于膠州灣內(nèi)陸與東北方向，受膠州灣東南海風(fēng)影響較小，黃海海霧對(duì)站點(diǎn)的影響較低，發(fā)生的大霧多為內(nèi)陸輻射霧，過(guò)程大多發(fā)生在深秋和冬季。其霧季分布規(guī)律與第一類(lèi)站點(diǎn)相反，大霧多發(fā)生于1—2 月和11—12 月，合計(jì)占比達(dá)到59.6%，6—8 月霧日最少，僅占全年的10.5%。霧季分布規(guī)律與輻射霧相似，主要受輻射霧影響。

第三類(lèi)站點(diǎn)位于灣內(nèi)沿海地區(qū)及西北方向，能同時(shí)受到膠州灣東南海風(fēng)和陸地影響，輻射霧和海霧占比相當(dāng)。平均霧日的季節(jié)分布較均勻，每月霧日占比集中在6%～14%之間，1 月和12 月霧日最多，但和夏季差距較小。

4.3 灣區(qū)大霧日變化特征

對(duì)膠州灣3 類(lèi)觀測(cè)站大霧過(guò)程起、止時(shí)次的日變化特征進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)圖6、7）。第一類(lèi)站點(diǎn)大霧的日變化特征為開(kāi)始時(shí)次分布較均勻，每個(gè)時(shí)次均有大霧生成，但04—07 時(shí)發(fā)生大霧最多，合計(jì)占比32.9%，其次為19—23 時(shí)，發(fā)生大霧也較多，合計(jì)占比21.2%；大霧結(jié)束時(shí)次集中在06—09 時(shí)和22時(shí)，合計(jì)占比達(dá)41.2%。青島海霧易在03—06 時(shí)和17—19 時(shí)出現(xiàn)，08—11 時(shí)和22 時(shí)消散[17]。 國(guó)內(nèi)不同灣區(qū)海霧生消時(shí)次接近，海霧出現(xiàn)的峰值時(shí)間為03—07 時(shí)，消散峰值為06—10 時(shí)[11,20-21]。第一類(lèi)站點(diǎn)與海霧起、止時(shí)次的日變化特征接近。

圖6 3類(lèi)站點(diǎn)大霧開(kāi)始時(shí)次的日變化Fig.6 Daily variation of the beginning time of heavy fog events at three types of stations

第二類(lèi)站點(diǎn)大霧的日變化特征為開(kāi)始時(shí)次集中在22 時(shí)—次日05 時(shí)，合計(jì)占比68.2%，11—14 時(shí)大霧生成較少；大霧結(jié)束時(shí)次集中在06—08 時(shí)，占比為39.9%，16—23 時(shí)霧消散頻次較低。輻射霧在20時(shí)—次日08時(shí)最容易生成，大多數(shù)輻射霧在07—14 時(shí)消散，08—11 時(shí)霧消散頻率較高[22]。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，第二類(lèi)站點(diǎn)大霧起、止時(shí)次的日變化特征與輻射霧吻合。

以上分析表明，膠州灣內(nèi)不同類(lèi)型的站點(diǎn)由于所處下墊面的不同，受海霧和輻射霧影響的比例也不同，其大霧季節(jié)和日變化特征均不相同。第一類(lèi)站點(diǎn)主要受海洋影響，大霧季節(jié)和日變化特征與海霧接近；第二類(lèi)站點(diǎn)受海洋影響少，主要受陸地下墊面影響，其大霧季節(jié)和日變化特征與輻射霧相似；第三類(lèi)站點(diǎn)同時(shí)受海洋和陸地下墊面影響，大霧季節(jié)和日變化規(guī)律介于第一、二類(lèi)站點(diǎn)之間。

4.4 灣區(qū)大霧空間分布特征

2013—2019 年膠州灣17 個(gè)站點(diǎn)的霧日頻次顯示（見(jiàn)圖8），膠州灣西部地區(qū)霧日頻次明顯多于東部地區(qū)，西部站點(diǎn)JZ、DGH、TJY、TBT、LQ 和HTG霧日頻次占所有站點(diǎn)的51.5%。膠州灣大霧呈現(xiàn)“西多東少”的空間分布特征。第5部分將通過(guò)分析不同大霧類(lèi)型中受不同下墊面影響的東、西站點(diǎn)氣象要素的變化規(guī)律討論膠州灣大霧“西多東少”空間分布的原因。

圖7 3類(lèi)站點(diǎn)大霧結(jié)束時(shí)次的日變化Fig.7 Daily variation of the end time of heavy fog events at three types of stations

圖8 2013—2019年膠州灣自西向東站點(diǎn)的霧日頻次Fig.8 Frequency of foggy days at the stations from west to east in Jiaozhou Bay from 2013 to 2019

5 海霧和輻射霧影響下不同下墊面的氣象要素變化

5.1 個(gè)例對(duì)比分析

本文選取膠州灣的兩次典型大霧過(guò)程，分別分析東、西部受不同下墊面影響的典型站點(diǎn)SBG 和DGH 在兩次大霧過(guò)程發(fā)生前6 h、發(fā)生過(guò)程中、發(fā)生后6 h 地面各氣象要素的演變過(guò)程，探究灣內(nèi)大霧“西多東少”空間分布的原因。兩次過(guò)程分別為2014 年4 月2 日04—09 時(shí)的海霧過(guò)程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)A過(guò)程）和2018年12月21日19時(shí)—22日11時(shí)的輻射霧過(guò)程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)B 過(guò)程）。A 過(guò)程中黃海海霧于2日04 時(shí)入侵膠州灣（見(jiàn)圖9），09 時(shí)結(jié)束，西部站點(diǎn)能見(jiàn)度下降，而對(duì)東部站點(diǎn)無(wú)影響。B 過(guò)程開(kāi)始于溫度較低的夜晚，在溫度較高的中午結(jié)束，不僅使西部站點(diǎn)能見(jiàn)度降低，還對(duì)SBG 和LTS 等東部站點(diǎn)能見(jiàn)度有所影響。

圖9 A和B大霧過(guò)程DGH（實(shí)線，上排風(fēng)向桿）和SBG（虛線，下排風(fēng)向桿）的地面氣象要素演變情況Fig.9 Evolution of surface meteorological elements at DGH（solid line，upper row wind shaft）and SBG（dotted line,lower row wind shaft）during heavy fog processes A and B

受觀測(cè)站分布密度和再分析數(shù)據(jù)分辨率的限制，現(xiàn)有數(shù)據(jù)不能精細(xì)地刻畫(huà)大霧發(fā)展過(guò)程，但可以大致描述大霧發(fā)展過(guò)程中受不同下墊面影響站點(diǎn)的氣象要素變化。本文選取的SBG 站位于膠州灣東北部，主要受陸地下墊面影響，DGH 站位于膠州灣西北部，同時(shí)受海洋和陸地下墊面影響。

A 過(guò)程只影響了膠州灣西部觀測(cè)站，DGH 站和SBG站的能見(jiàn)度與相對(duì)濕度呈反位相變化。DGH站的能見(jiàn)度于1 日22 時(shí)開(kāi)始下降，2 日06 時(shí)達(dá)到最低的0.197 km，產(chǎn)生濃霧。SBG 站的能見(jiàn)度為2～5 km，沒(méi)有大霧生成。DGH站在海霧過(guò)程中的相對(duì)濕度均在70%以上，在海霧發(fā)生時(shí)維持在90%以上，為海霧的發(fā)展提供了充足的水汽條件。SBG 站的相對(duì)濕度在50%～80%，不能為海霧的維持提供充足的水汽條件。在A 過(guò)程中，兩站溫度變化幅度較平緩，與能見(jiàn)度呈同位相變化，DGH 站的溫度一直低于SBG 站且變化幅度比SBG 站小，DGH 站的溫度降低有利于水汽凝結(jié)形成水滴，為海霧的維持發(fā)展提供條件。SBG 站由于溫度偏高，水汽無(wú)法凝結(jié)形成霧滴，不能形成霧。在1 日22 時(shí)—2 日08 時(shí)海霧發(fā)生前及過(guò)程中，DGH 站一直為東南風(fēng)，09 時(shí)海霧結(jié)束后轉(zhuǎn)為西南風(fēng)。SBG 站在海霧發(fā)生前及過(guò)程中主要為偏北風(fēng)，短時(shí)偏南風(fēng)。東南風(fēng)將黃海沿岸的平流海霧通過(guò)灣口輸送進(jìn)膠州灣西北部，同時(shí)將黃海的暖濕水汽帶到膠州灣西部，使膠州灣西部水汽條件優(yōu)于東部，為海霧的持續(xù)發(fā)展提供條件。東部站點(diǎn)在A 過(guò)程中主要為偏北風(fēng)，無(wú)法從黃海為站點(diǎn)提供充足的水汽供應(yīng)，故沒(méi)有海霧發(fā)展。

B 過(guò)程中，兩站的能見(jiàn)度與相對(duì)濕度呈反位相變化，與溫度呈同位相變化。21日17時(shí)開(kāi)始能見(jiàn)度下降，22日01時(shí)和06時(shí)DGH 站與SBG 站分別達(dá)到最低能見(jiàn)度0.062 km 和0.086 km，兩站均有輻射霧發(fā)生且DGH 站的強(qiáng)度高于SBG 站。21 日21 時(shí)—22 日12 時(shí)，DGH 站 的 相 對(duì) 濕 度 維 持 在90%～100%，SBG 站在過(guò)程中的相對(duì)濕度一直在80%～95%，相對(duì)濕度低于DGH 站。22 日12 時(shí)之后，兩站相對(duì)濕度開(kāi)始降低，輻射霧消散。整個(gè)輻射霧過(guò)程中，DGH站一直為東南風(fēng)，SBG站主要為西北風(fēng)，東南風(fēng)將灣區(qū)內(nèi)海洋的暖濕水汽輸送到DGH站，因此DGH 站的水汽條件好于SBG 站，水汽更充足。在大霧過(guò)程中，兩站均受地面輻射冷卻作用形成輻射霧，由于DGH 站有東南風(fēng)提供的充足水汽，輻射冷卻作用更強(qiáng)，輻射霧強(qiáng)度也更強(qiáng)，因此在大霧發(fā)展前期溫度下降幅度大，但整個(gè)輻射霧過(guò)程中，SBG站由于主要受陸地下墊面影響，熱容量小，降溫幅度最高達(dá)9 ℃，大于DGH站。

5.2 風(fēng)向統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)兩次個(gè)例的氣象要素變化結(jié)果可知，膠州灣內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)使東西兩邊站點(diǎn)的溫度和濕度產(chǎn)生較大差異，從而影響大霧的發(fā)展，這是膠州灣大霧形成“西多東少”空間分布的關(guān)鍵因素。為探究膠州灣內(nèi)海霧和輻射霧發(fā)生時(shí)的盛行風(fēng)向，本文分別選取2013—2019 年10 個(gè)只影響西部站點(diǎn)的輻射霧、同時(shí)影響東部和西部的輻射霧、只影響西部的海霧以及同時(shí)影響東部和西部的海霧個(gè)例，分別以DGH站和SBG 站為西部和東部站點(diǎn)代表，對(duì)大霧發(fā)生前6 h、大霧發(fā)生時(shí)以及發(fā)生后6 h的風(fēng)向進(jìn)行平均，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

表2 DGH和SBG不同類(lèi)型大霧個(gè)例的平均風(fēng)向（單位:°）Tab.2 Average wind directions of different types of heavy fog at DGH and SBG（units:°）

在海霧發(fā)生的前、中、后期，DGH 站和SBG 站均為東南風(fēng)（129°～185°），海霧發(fā)生時(shí)，膠州灣內(nèi)盛行東南風(fēng)，能夠?qū)ⅫS海的海霧沿東南方向吹向?yàn)硟?nèi)西部地區(qū)，為西部站點(diǎn)持續(xù)提供暖濕空氣，形成平流海霧，所以西部站點(diǎn)的水汽條件優(yōu)于東部，西部海霧多于東部。在輻射霧發(fā)生過(guò)程中，DGH站均為東南風(fēng)（99°～106°），灣區(qū)內(nèi)的海洋下墊面可以為DGH站提供充足的水汽，為輻射霧的輻射冷卻提供水汽條件；SBG 站平均風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)（67°），帶來(lái)干空氣，水汽條件較差，不利于SBG 站輻射霧的生成，東部水汽條件差，輻射霧僅在西部生成。所以西部站點(diǎn)海霧和輻射霧的數(shù)量均多于東部。膠州灣內(nèi)盛行的東南風(fēng)是膠州灣西部大霧多于東部至關(guān)重要的因素。

膠州灣內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)對(duì)膠州灣東、西部的濕度和溫度均有影響，從而造成大霧“西多東少”的空間分布特征。膠州灣東北部站點(diǎn)主要受陸地下墊面影響，膠州灣盛行的東南風(fēng)影響微弱，水汽條件較差，大霧類(lèi)型多為輻射霧。西部站點(diǎn)由于位于近海區(qū)域，同時(shí)受海洋和陸地的影響，且膠州灣內(nèi)盛行的東南風(fēng)可以將黃海沿岸的海霧及暖濕空氣吹向西部站點(diǎn)，為站點(diǎn)提供充足的水汽和適宜的溫度條件，因此西部站點(diǎn)的相對(duì)濕度高于東部，能夠?yàn)楹ｌF及輻射霧的輻射冷卻作用提供更充足的水汽條件，所以西部站點(diǎn)的海霧和輻射霧均多于東部。

6 結(jié)論與展望

本文利用2013—2019 年膠州灣沿岸17 個(gè)氣象觀測(cè)站的觀測(cè)資料，對(duì)膠州灣大霧的氣候特點(diǎn)和氣象要素特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)論如下：

（1）根據(jù)下墊面及每個(gè)站點(diǎn)的霧日季節(jié)分布規(guī)律，將膠州灣沿岸觀測(cè)站分為3類(lèi)：位于跨海大橋上的站點(diǎn)，主要受海洋影響，大霧季節(jié)分布與海霧相似，主要為海霧；位于膠州灣內(nèi)陸及東北方向的站點(diǎn)，主要受陸地下墊面影響，大霧類(lèi)型主要為輻射霧；位于膠州灣沿岸及西北方向的站點(diǎn)，所處位置同時(shí)受海洋和陸地下墊面影響，大霧同時(shí)具有海霧和輻射霧的氣候特征。

（2）膠州灣大霧具有顯著的年際、季節(jié)、日變化及空間分布特征。膠州灣平均霧日為44 d，2014 年和2016年霧日最多，為57 d，最少年份為2019年，僅有35 d。膠州灣冬季1 月和12 月大霧過(guò)程最多，晚夏和初秋8—9 月霧日最少。由于膠州灣3 類(lèi)站點(diǎn)海霧和輻射霧的占比不同，大霧起、止時(shí)次的日變化特征及季節(jié)特征也互不相同，分別接近各類(lèi)站點(diǎn)的主類(lèi)型大霧特征。灣區(qū)大霧日數(shù)的空間分布特征為西部多東部少。

（3）大霧發(fā)生時(shí)，膠州灣西部站點(diǎn)大霧強(qiáng)度高于東部，水汽條件好于東部，且西部站點(diǎn)盛行東南風(fēng)，東部站點(diǎn)盛行偏北風(fēng)。膠州灣內(nèi)盛行的東南風(fēng)是膠州灣西部大霧多于東部的重要原因。東南風(fēng)將黃海沿岸的海霧及暖濕空氣吹向西部，為站點(diǎn)提供充足的水汽及適宜的溫度條件，西部站點(diǎn)相對(duì)濕度高于東部，為海霧及輻射霧的輻射冷卻作用提供更充足的水汽條件，所以西部站點(diǎn)的海霧和輻射霧均多于東部。

本文根據(jù)觀測(cè)資料分析總結(jié)出了膠州灣大霧的氣候特征及氣象要素變化特點(diǎn)。但針對(duì)不同下墊面氣象要素變化的研究，本文選取的個(gè)例較少，得到的結(jié)論是否具有普適性還需要進(jìn)一步探究。后期需要利用數(shù)值模式來(lái)驗(yàn)證風(fēng)場(chǎng)等物理量對(duì)灣內(nèi)大霧的影響，進(jìn)一步提高膠州灣大霧的預(yù)報(bào)水平。