普陀區(qū)域海霧特征初步分析

金正婷，樂方瓊

舟山市普陀區(qū)氣象局，浙江舟山 316100

海霧是由于受海洋和大氣相互作用的影響，發(fā)生在濱海、島嶼及海面上空低層大氣中凝結(jié)的水滴和冰晶，使大氣水平能見度小于1 km的一種天氣現(xiàn)象。其出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重影響沿海地區(qū)海上交通和作業(yè)安全。普陀區(qū)地處浙江北部，舟山群島東南部，位于長(zhǎng)江口南側(cè)、杭州灣外緣的東海洋面上，以漁業(yè)、旅游業(yè)、船舶、海上交通運(yùn)輸業(yè)為主線。海霧發(fā)生時(shí)，海上能見度降低會(huì)給上述行業(yè)造成嚴(yán)重影響，比如航線停運(yùn)、游客滯留、海難事故等問(wèn)題。

為方便研究海霧，王彬華[1]依據(jù)海霧形成的機(jī)制及所處洋面的環(huán)境特點(diǎn)，將海霧分為平流霧、混合霧、輻射霧、地形霧4種類型。實(shí)際海霧的生消與發(fā)展是各種影響因素相互交錯(cuò)的復(fù)雜過(guò)程，且具有明顯的地域特征，其預(yù)報(bào)分析具有地域針對(duì)性。陳燕麗等[2]利用沿海觀測(cè)資料探討了北部灣海霧的年際、年代際和月分布特征，以及該地區(qū)海霧氣候變化特征的可能原因。黃彬等[3]發(fā)現(xiàn)，黃海海霧呈逐年遞增的年際變化，且集中發(fā)生在春夏季，一日之中主要出現(xiàn)在夜間至早晨。王亞男等[4]根據(jù)歷史觀測(cè)資料，分析了我國(guó)黃海和東海沿海在冷空氣影響下發(fā)生海霧的氣候規(guī)律和海霧形成的海洋、氣象條件。

擬根據(jù)歷史觀測(cè)資料分析舟山普陀沿海海霧發(fā)生的氣候特征，海霧形成的水文、氣象條件，并就該地區(qū)海霧形成的天氣類型進(jìn)行分析，以期為普陀沿海海霧預(yù)報(bào)服務(wù)提供參考。

1 資料選取

采用資料主要包括1991—2020年普陀國(guó)家一般氣象站觀測(cè)資料、2014—2020年普陀區(qū)其他8個(gè)大霧預(yù)警指標(biāo)站的逐小時(shí)地面觀測(cè)數(shù)據(jù)和海洋氣象浮標(biāo)站數(shù)據(jù)資料。參照中國(guó)氣象局《地面氣象觀 測(cè) 規(guī) 范》（GB/T 35221—2017）[4]對(duì) 霧的定義，規(guī)定1 h平均大氣能見度低于1 km、相對(duì)濕度高于90%的判定為出現(xiàn)大霧，若一天之中任一個(gè)觀測(cè)時(shí)次任一觀測(cè)站出現(xiàn)大霧，則這一天為該觀測(cè)站的1個(gè)大霧日。日統(tǒng)計(jì)是按照氣象學(xué)上以北京時(shí)間20:00為日界的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的。

2 普陀海霧的氣候特征

1991—2020年，普陀霧日共計(jì)1 378 d，年平均霧日為45.9 d，為現(xiàn)常年霧日，較1981—2010年常年霧日多8.7 d。從圖1可以看出，1991—2020年間的霧日整體分為1991—2013年和2014—2020年2個(gè)階段，前者平均霧日34.7 d，后者平均霧日82.9 d，是前者的2.4倍。其中，1991—2013年的年霧日相差相對(duì)較小，年最少霧日20 d（2009年）與年最多霧日51 d（1991年、1993年）相差31 d。從2014年開始，年霧日急劇上升，2014年霧日為88 d，為2009年霧日的4.4倍，為1991年和1993年霧日的1.7倍。2014年之后，年霧日基本處于高值，其中2015年和2016年霧日分別高達(dá)104 d和108 d，僅2017年霧日有所下降，但也高于1991年和1993年。此次劇增究其原因主要在于觀測(cè)方式的轉(zhuǎn)變，2014年起，普陀站開始采用能見度儀自動(dòng)觀測(cè)能見度，相對(duì)人工目測(cè)，更加敏感、客觀、準(zhǔn)確。

從1991—2020年月平均霧日數(shù)（圖2）可看出，普陀一年四季均可以形成霧，但月際變化顯著。11月—翌年5月，霧日呈階梯狀遞增，最多5月為8.8 d。從全年來(lái)看，普陀海霧多發(fā)生在3—6月，其中4月、5月、6月為普陀海霧最頻發(fā)月份，占全年霧日的55%。7月開始隨著氣溫逐漸升高，海霧出現(xiàn)日數(shù)開始減少，降低至3.9 d。8—10月霧日數(shù)最少，均少于1 d。11月開始，霧日又緩慢增多。這主要是區(qū)域性海陸熱力性質(zhì)差異和大尺度環(huán)流調(diào)整共同作用的結(jié)果。

圖2 普陀常年（1991—2020年）的平均月霧日

受海陸分布、局地環(huán)流以及太陽(yáng)輻射的日變化影響，海霧在沿岸和島嶼附近海區(qū)呈現(xiàn)明顯的日變化特征。采用2014—2020年普陀各海島能見度站點(diǎn)逐小時(shí)能見度觀測(cè)資料分析可知，普陀區(qū)域的海霧多出現(xiàn)在夜間至早晨，17:00以后霧的出現(xiàn)頻率逐漸提高，主要集中在夜晚至下半夜，到次日06:00頻率達(dá)到頂峰，07:00頻率急劇下降，說(shuō)明此時(shí)多為霧開始消散的時(shí)間，12:00～15:00霧的頻率最低。霧季最盛的4—6月，有時(shí)平流霧往往持續(xù)幾十小時(shí)，甚至更長(zhǎng)時(shí)間而不消散。

圖3 普陀2014—2020年逐時(shí)次霧頻率分布

3 普陀海霧的天氣類型

海霧的生成和維持與海洋和大氣存在著密不可分的關(guān)系，通過(guò)分析2011—2020年普陀海霧數(shù)據(jù)總結(jié)得出利于普陀區(qū)域產(chǎn)生海霧的主要天氣形勢(shì)，大致分為以下4類。

3.1 低壓倒槽型

冬春季節(jié)，尤其是3月，在我國(guó)東北一帶有一暖性高壓脊,華南一帶副熱帶高壓穩(wěn)定盤踞，脊線呈東西向，西南地區(qū)南支槽活躍，海霧發(fā)生前，高空西南氣流顯著，為海霧的生成提供了必要的暖濕條件。地面西南地區(qū)出現(xiàn)西南低壓,其低槽向東或東偏北方向伸展至江蘇一帶地區(qū)，有的倒槽發(fā)展，在本地或東海形成一個(gè)閉合的氣旋，浙江沿海處在低壓槽附近（靜止峰前沿或暖鋒前后）。受其影響，普陀海域處于一致的偏南氣流中，沿岸吹東南或南風(fēng)，當(dāng)風(fēng)力不大時(shí)，容易生成海霧，生成時(shí)間可以在一天中的任何時(shí)間段（白天比例較高），維持時(shí)間一般在1～2 d之間。一旦高空東亞大槽東移，普陀轉(zhuǎn)受槽后西北氣流控制，暖濕氣流輸送通道被切斷，加之地面風(fēng)力增大，海霧消散。

3.2 兩高間均壓場(chǎng)型

一般在春季和冬季蒙古河套地區(qū)的冷高壓一直向南，西太平洋副熱帶高壓呈帶狀或塊狀穩(wěn)定在臺(tái)灣以東的洋面上，朝鮮半島附近低壓，鋒面往西南方向一直延伸至華南地區(qū)，導(dǎo)致浙閩沿海至華南沿海都是相對(duì)低壓區(qū)。同時(shí)，孟加拉灣有南支槽活動(dòng)，西南暖濕氣流導(dǎo)致普陀海域低層相對(duì)濕度增大，天氣常常為陰雨相間，且風(fēng)力很小，風(fēng)向較亂，大氣相對(duì)濕度趨于飽和，從而生成海霧。此類型海霧日變化較小，維持時(shí)間為1～2 d。

3.3 高壓后部型

高壓后部型包括西風(fēng)帶高壓入海和副熱帶高壓西伸北抬2種情況，前者多見于冬末、春季，后者多見于初夏。冬末春初西風(fēng)帶高壓經(jīng)大陸東移入海后，高壓變性為暖中心，一般位于東海東部海域，沿海受高壓脊控制，濕度明顯增大，導(dǎo)致近海面層又暖又濕，低層大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定并產(chǎn)生逆溫層，普陀海域受高壓后部的偏南或東南風(fēng)影響，濕度較大，有利于海霧的形成。初夏季節(jié)，西太平洋副高西伸加強(qiáng)北抬，普陀海域處于副高西側(cè)，暖濕空氣被吹送至沿岸，地面上看其處于高壓后部，為偏南風(fēng)。這種形勢(shì)下的海霧一般在早晚生成，維持時(shí)間一般在1 d左右。

3.4 高壓底部型

冬季，東亞大槽東移影響我國(guó)海區(qū)，沿海受槽底偏西氣流控制，對(duì)應(yīng)地面上冷高壓南下，當(dāng)高壓中心東移入海（一般位于黃海附近）不久，普陀海域處在高壓中心或底部，弱冷鋒附近，弱冷空氣在東北氣流的引導(dǎo)下，流向普陀沿海海面，使近地面層上空的氣團(tuán)驟然冷卻，相對(duì)濕度增大，大氣趨于飽和，從而形成海霧。此類型海霧一般在早晚生成，維持時(shí)間一般在1 d左右，比例較低。

具體探討2011年1月—2020年12月10年間這幾類天氣形勢(shì)占比，倒槽（低壓）型的海霧有73例，占總數(shù)的54%；由兩高間均壓型的有11例，占總數(shù)的8%；由入海高壓后部型的有30例，占總數(shù)的22%；高壓底部型的有21例，占總數(shù)16%。可見，普陀海域海霧發(fā)生主要是受倒槽（低壓）型的影響，其次為入海高壓后部，冷高壓位于黃海高壓底部，弱冷鋒附近，在適合的條件下，也容易產(chǎn)生大范圍的海霧。

普陀3—6月霧日最多，且各種天氣類型的霧均可發(fā)生，其中發(fā)生頻率倒槽型＞高壓后部型＞高壓底部型＞兩高間均壓型；10年間8月普陀未出現(xiàn)霧過(guò)程，9月、10月各出現(xiàn)1次，且都為倒槽（低壓）型；11月—翌年1月開始有霧形成，總量偏少，各種天氣類型的霧均有。

4 普陀海霧形成的氣象和水文條件

普陀區(qū)域海霧多是因暖空氣平流至冷海面上形成的平流冷卻霧，其生消及其發(fā)展過(guò)程與氣溫、氣溫露點(diǎn)差、氣海溫差、相對(duì)濕度、風(fēng)向風(fēng)速等氣象水文要素有著密切關(guān)系。在普陀區(qū)域海霧的形成過(guò)程中，高敏感因子有氣溫、氣溫露點(diǎn)差、氣海溫差、相對(duì)濕度和風(fēng)向風(fēng)速。當(dāng)氣溫高于7.8℃低于26.1℃時(shí)，可能有霧生成，但有霧時(shí)氣溫主要集中在10.0～24.5℃之間；氣溫露點(diǎn)差主要集中在0～1.4℃之間；海溫集中分布在10.6～24.6℃之間，氣海溫差集中分布范圍為-1.5℃～3.0℃。相對(duì)濕度基本在90%以上，其中相對(duì)濕度達(dá)到96%～100%時(shí)，產(chǎn)生海霧的概率更高。風(fēng)向多為東南偏南風(fēng)、南風(fēng)和東南風(fēng)，第二象限和第三象限風(fēng)向相對(duì)出霧概率較小。風(fēng)力通常在0.8～10.3 m/s之間（1～5級(jí)），集中分布為1.6～7.4 m/s之間（2～4級(jí)）。綜合風(fēng)向和風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)出現(xiàn)2～4級(jí)的東南偏南風(fēng)時(shí)，海霧出現(xiàn)的次數(shù)最多。風(fēng)向的逆轉(zhuǎn)如偏南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)則容易使海霧消散（表1）。

表1 影響普陀海霧的氣象和水文要素的極值及集中范圍

5 結(jié)論

（1）普陀區(qū)域近30年（1991—2020年）氣候資料統(tǒng)計(jì)得出，年平均霧日為45.9 d，較1981—2010年常年霧日多8.7d。一年四季均有海霧生成，3—6月最多，且日變化明顯，霧主要于夜間至下半夜生成，上午逐漸消散。

（2）普陀區(qū)域產(chǎn)生海霧的主要天氣類型包括低壓倒槽型、兩高間均壓場(chǎng)型、高壓后部型和高壓底部型，發(fā)生頻率大小依次為倒槽型＞高壓后部型＞高壓底部型＞兩高間均壓場(chǎng)型。

（3）普陀區(qū)域海霧是在適宜的氣溫、氣溫露點(diǎn)差、氣海溫差、相對(duì)濕度和風(fēng)場(chǎng)等水文、氣象條件下形成的。當(dāng)氣溫大于10℃且小于20.5℃，氣溫露點(diǎn)差0～1.4℃，氣海溫差在 l.5℃～3℃,相對(duì)濕度達(dá)到96%～100%，海域盛行東南偏南風(fēng)，風(fēng)速在2～4級(jí)時(shí)，有利普陀區(qū)域海霧的發(fā)生和發(fā)展。