山東省濟(jì)寧市大霧天氣氣候特征分析

董益多

沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧沈陽 110866

大霧是一種災(zāi)害性天氣，對航空航海、陸地運(yùn)輸、生態(tài)環(huán)境和人們的生產(chǎn)生活均有不利影響[1-3]。在中國氣象局的《地面氣象觀測規(guī)范》中提道：“霧”是指大量微小水滴浮游空中，使水平能見度小于1.0 km的天氣現(xiàn)象[4-6]。隨著城市規(guī)模的迅速發(fā)展，作為影響人們出行的災(zāi)害性天氣，大霧引起了各界普遍關(guān)注[7-9]。

近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者圍繞大霧開展了研究分析，從大霧天氣的成因、物理結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、大霧的數(shù)值模擬等方面進(jìn)行探討，利用多種觀測手段在不同地區(qū)進(jìn)行觀測試驗[10-12]。劉小寧等[13]利用1950年以來我國氣象系統(tǒng)地面觀測網(wǎng)679個國家基本(基準(zhǔn))站的大霧天氣現(xiàn)象觀測資料，分析了我國大霧空間、時間分布的基本氣候特征，得出我國大霧分布呈東南多西北少的特點(diǎn)，并對大霧日數(shù)的變化原因進(jìn)行了初步探討。付桂琴等[14]分析了河北省低能見度事件特征，發(fā)現(xiàn)河北省低能見度的地理分布呈北少南多的特點(diǎn)，太行山東麓地區(qū)低能見度事件更為集中。曾妮等[15]利用1981—2020年安順市6個國家氣象站的逐日能見度資料和同期地面逐小時降水資料，對安順市大霧的氣候特征進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)安順市大霧主要出現(xiàn)在1月，出現(xiàn)的頻率占全年的18%，其次是2月和12月；大霧日數(shù)的季節(jié)變化呈冬季＞春季=秋季＞夏季，其中冬季大霧出現(xiàn)頻率最高，占全年的44%；大霧日數(shù)在1986—1990期間減少趨勢，1996年以后大霧日數(shù)呈增加趨勢，且2004年以后增加趨勢顯著。王鵬等[16]統(tǒng)計分析了馬鞍山市近30年的大霧觀測資料，發(fā)現(xiàn)馬鞍山市區(qū)大霧日數(shù)多于其他縣區(qū)，同時具有明顯的季節(jié)變化特征，大部分發(fā)生在冬半年；大霧基本集中發(fā)生在夜間(20:00—08:00)，約占所有大霧次數(shù)的81.2%，14:00之后出現(xiàn)大霧的概率較小，冬季大霧消散時間較晚，平均在10:00左右(有時甚至全天持續(xù)大霧)，夏季大霧消散時間最早，平均在08:00左右。鄧學(xué)良等[17]分析了安徽省近40年的大霧天氣的氣候特征，發(fā)現(xiàn)安徽省霧日數(shù)不斷減少，霧生時間年代際變化不大，而消霧時間則不斷后延，直接導(dǎo)致霧的持續(xù)時間不斷增加。魯燕等[18]分析了成都地區(qū)近30年的大霧天氣，發(fā)現(xiàn)成都地區(qū)的大霧日數(shù)總體呈減少趨勢，當(dāng)近地面有逆溫存在時，出現(xiàn)大霧的頻率最高。

濟(jì)寧位于魯西南腹地，東鄰臨沂，西接菏澤，南面是棗莊和徐州，北面與泰安市交界，地形復(fù)雜，大霧天氣時有發(fā)生。通過查閱濟(jì)寧市10年(2005—2014)國家氣象觀測站的地面觀測資料，分析濟(jì)寧大霧天氣的時空分布特征。

1 資料及處理方法

1.1 資料來源

通過查閱2005—2014年濟(jì)寧市1個國家基本氣象站(兗州)和10個國家一般氣象站(濟(jì)寧、曲阜、鄒城、泗水、微山、梁山、汶上、魚臺、嘉祥和金鄉(xiāng))的地面觀測資料，包括08:00、14:00和20:00的能見度、相對濕度、天氣現(xiàn)象、降水等資料，對濟(jì)寧市大霧天氣進(jìn)行氣候特征分析。

1.2 資料處理

采用類似吳兌[19]對大霧天氣的資料處理方法，選取2005—2014年濟(jì)寧市的逐日觀測資料，判斷08:00、14:00和20:00的能見度、相對濕度，當(dāng)3個時次中至少有1個時次滿足能見度＜10 km且相對濕度≥90%時，記為1個霧日。

季節(jié)劃分：春(3—5月)、夏(6—8月)、秋(9—11月)和冬(12—2月)。

2 濟(jì)寧市大霧天氣時間分布

分析濟(jì)寧市11個氣象觀測站點(diǎn)10年大霧天氣的逐月變化，按照其變化規(guī)律分成以下4類：

(1)濟(jì)寧、曲阜和嘉祥(圖1a)：濟(jì)寧全年共計98 d，4月和7月最少為2 d，11月份最多為19 d；曲阜全年共計82 d，4月沒有大霧天氣，其次6月為1 d，11月份最多為21 d；嘉祥全年共計129 d，6月最少為3 d，11月最多為24 d。此類型地區(qū)大霧天氣均在11月份達(dá)到最大，夏季發(fā)生大霧天氣最少，且12月份大霧天氣比11月有明顯減少，這可能與12月份冷空氣活動頻繁、逆溫減少有關(guān)。

圖1 濟(jì)寧市大霧天氣月際分布

(2)兗州、泗水和魚臺(圖1b)：兗州全年共計210 d，5月最少5 d，9月和11月均達(dá)到25 d之上；泗水全年共計86 d，5月最少為1 d，11月最多為16 d，1月、2月、9月和12月基本持平；魚臺全年共計105 d，6月沒有大霧天氣，1月最多為21 d，11月次之為18 d。此類型地區(qū)大霧天氣隨時間變化沒有規(guī)律，隨月份時間波動呈多峰變化，春季大霧天氣出現(xiàn)頻次不穩(wěn)定，但普遍從9月份開始大霧天氣增多，12月份呈下降趨勢。

(3)微山、鄒城和金鄉(xiāng)(圖1c)：微山全年共計72 d，5月和8月最少為1 d，1月最多為18 d，12月份次之為15 d；鄒城全年共計51 d，4月無大霧天氣，3月、6月和7月均為1 d，11月和12月最多為11 d；金鄉(xiāng)全年共計146 d，7月最少為1 d，1月和11月最多均達(dá)到26 d。此類型地區(qū)大霧天氣發(fā)生特點(diǎn)是夏季霧日最少，1月份大霧天氣次數(shù)大于其他地區(qū)，即年初和年末大霧天氣日數(shù)基本持平，都是需要重點(diǎn)關(guān)注月份。

(4)梁山和汶上(圖1d)：梁山全年共計175 d，6月最少為4 d，1月最多為25 d，每月都有大霧天氣，8月份有7 d；汶上全年共計221 d，最少為6月為7 d，11月份最多為32 d。此類型地區(qū)7—8月大霧天氣出現(xiàn)次數(shù)明顯高于其他地區(qū)，這與梁山和汶上地形有關(guān)系；除在6月份達(dá)到最小值外，在9月或10月再次出現(xiàn)低谷值。

通過以上分析得出：濟(jì)寧11個觀測站在1—2月、11—12月都是霧日的多發(fā)時段，6月份最少，主要原因在于濟(jì)寧市秋冬季出現(xiàn)逆溫的天數(shù)增多、輻射逆溫強(qiáng)度增加，利于大霧天氣的發(fā)生。

3 濟(jì)寧市大霧天氣空間分布

濟(jì)寧市春季大霧天氣較少(圖2a)，呈西多東少的趨勢，大霧天氣高發(fā)區(qū)在35.5°～36°N 和116.0°～116.8°E之間(梁山、汶上和兗州)，東部最少。10年全市春季平均為20.7 d，汶上春季大霧天氣最多為43 d，兗州次之為36 d，鄒城最少為3 d。

圖2 濟(jì)寧市大霧天氣空間分布

圖3 濟(jì)寧市大霧天氣季節(jié)分布

濟(jì)寧市夏季大霧天氣在四季中最少(圖2b)，呈西北多東南少的趨勢，大霧天氣高發(fā)區(qū)在35.5°～36°N和116.5°～117.0°E之間(汶上和兗州)，東南部最少(鄒城、微山和魚臺)。10年全市夏季平均為17.4 d，汶上夏季大霧天氣最多為44 d，鄒城最少為4 d。

濟(jì)寧市秋季大霧天氣明顯增多(圖2c)，同夏季類似呈西北多東南少的趨勢，但低值區(qū)的控制范圍相比夏季明顯縮小很多，除了濟(jì)寧東南部的鄒城和微山少一些，其余站點(diǎn)霧日都明顯增多，其中大霧天氣高發(fā)區(qū)在35.5°～36°N和116.0°～117.0°E之間(梁山、汶上和兗州)。10年全市秋季平均為48.5 d，兗州秋季大霧天氣最多為80 d，微山和鄒城最少為17 d。

濟(jì)寧市冬季大霧天氣在四季中最多(圖2d)，同春季類似呈西多東少的趨勢，但高值區(qū)控制范圍比春季明顯增大，且高低值差異較大，大霧天氣高發(fā)區(qū)在34.8°～36.8°N和115.8°～118.0°E之間(梁山、汶上、兗州、金鄉(xiāng)和嘉祥)，中部的濟(jì)寧、魚臺、曲阜和微山霧日少一些，東北部最少。大霧天氣冬季全市平均最多，10年全市平均為50.9 d，金鄉(xiāng)最多為64 d，鄒城最少為27 d。

通過以上分析得出：濟(jì)寧市大霧天氣空間上總體呈西北多東南少的趨勢，鄒城、微山和泗水大霧天氣較少，兗州、汶上和梁山大霧天氣較多。梁山和汶上地勢較低，冷氣團(tuán)與四周的暖氣團(tuán)相結(jié)合易形成霧氣；鄒城、微山、泗水地勢較高，轄區(qū)內(nèi)多丘陵，低溫較高，不利于形成霧。這說明同樣的天氣條件下，不同的地形對大霧的發(fā)生影響不同。

4 濟(jì)寧市大霧天氣季節(jié)分布

從大霧天氣季節(jié)分布來看，濟(jì)寧市大霧在一年之中均有發(fā)生，秋冬季節(jié)多，春夏季節(jié)少，冬季占全年霧日數(shù)的37%，秋季占35%、春季占15%，夏季最少占13%。魯西南四季分明，秋冬季低層大氣出現(xiàn)逆溫的天數(shù)增多，水平風(fēng)力弱，利于出現(xiàn)大霧天氣。

5 影響濟(jì)寧市大霧天氣的氣象因子

將濟(jì)寧市降水日數(shù)和大霧日數(shù)對比發(fā)現(xiàn)(圖略)：7—9月降水日數(shù)多的時候，大霧日數(shù)相對較少；大霧日數(shù)基本與降水日數(shù)呈反比，且霧日與降水日數(shù)的反比性明顯。

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，4月份平均風(fēng)速較大時(大于2.5 m/s)，大霧日數(shù)出現(xiàn)明顯下降。

6 結(jié)論

(1)濟(jì)寧11縣(市、區(qū))大霧天氣逐月變化按規(guī)律大致可分成4類；不論哪種類型，1—2月、11—12月都是大霧天氣多發(fā)時段，6月份最少。

(2)濟(jì)寧市大霧天氣空間上總體呈西北多東南少分布，這與濟(jì)寧市地勢東高西低有關(guān)。鄒城、微山和泗水多丘陵，地勢較高，發(fā)生大霧天氣的日數(shù)較少。

(3)濟(jì)寧市大霧天氣在秋冬季節(jié)多發(fā)，占全年72%；夏季大霧天氣最少，占全年13%。

(4)濟(jì)寧市大霧日數(shù)與降水日數(shù)呈反比，且霧日與降水日數(shù)的反比性明顯。當(dāng)日平均風(fēng)速大于2.5 m/s時，出現(xiàn)大霧天氣的概率減小。