徐峰，牛生杰，張羽，趙麗娟，岳巖裕，劉霖蔚，蔡壽強(qiáng)，張書文

(1.南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院，江蘇南京210044;2.廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院，廣東湛江524088;3.湛江市氣象局，廣東湛江524001)

雷州半島霧的氣候特征及生消機(jī)理

徐峰1，2，牛生杰1，張羽3，趙麗娟1，岳巖裕1，劉霖蔚1，蔡壽強(qiáng)1，張書文2

(1.南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院，江蘇南京210044;2.廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院，廣東湛江524088;3.湛江市氣象局，廣東湛江524001)

利用分別位于雷州半島北部、中部和南部的湛江站59 a、雷州站46 a和徐聞?wù)?2 a的氣象資料，分析了雷州半島霧發(fā)生的規(guī)律及生消機(jī)理。結(jié)果表明:三站年霧日數(shù)變化趨勢基本一致，呈“W”狀，局部峰值明顯升高。三站的年平均霧日數(shù)分別為24.7 d、30.4 d和21.0 d。雷州半島霧日主要出現(xiàn)在每年的1—4月及12月，3月霧日數(shù)最多，7月霧日數(shù)最少。近10 a湛江站夜間霧發(fā)生頻率為90%;短霧多，持續(xù)時間在4 h以內(nèi)的占75%。霧形成的天氣形勢可分為高壓入海型、低壓前型、冷鋒前型、靜止鋒前型、鞍形場或均壓場型5類，主要是平流霧、鋒面霧和輻射霧。3種霧消散的天氣形勢是新冷空氣補(bǔ)充南下、霧滴出現(xiàn)碰并沉降形成小雨或日出后霧滴蒸發(fā)。統(tǒng)計雷州半島三站2000—2009年霧次頻數(shù)得出，成霧概率最大的氣象條件是氣溫為15～25℃、T－Td≤1.0℃、Δp3在－3.5～－2 hPa和1.5～2.5 hPa之間、風(fēng)向為NNE-ESE及風(fēng)速小于5 m/s。L波段雷達(dá)探空大霧個例分析表明:霧頂高度在1.5 km左右，霧中溫度隨高度增加而減小;霧中相對濕度大于92%，1.5 km之上急劇減小，3 km以上保持不變;T－Td為1.2～6.4℃;近地面風(fēng)速為2～6 m/s，風(fēng)向隨高度順時針旋轉(zhuǎn)，霧中有暖平流。

霧;氣候特征;生消機(jī)理;層結(jié);雷州半島

0 引言

霧是近地層空氣中懸浮著大量水滴、冰晶微粒而使水平能見度小于1 km的天氣現(xiàn)象，是中國常見災(zāi)害性天氣之一。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，霧造成的影響與日俱增。研究指出:霧造成的經(jīng)濟(jì)損失與其他災(zāi)害性天氣造成的經(jīng)濟(jì)損失不相上下(Gultepe et al.，2007)。為了提高對霧害的科學(xué)認(rèn)識，增強(qiáng)防御霧害能力，需要對霧的成因、影響、監(jiān)測、預(yù)警、人工消霧技術(shù)等進(jìn)行深入研究。中國國務(wù)院辦公廳2007年發(fā)出通知:明確要求各地不斷加強(qiáng)對霧、霾天氣的監(jiān)測預(yù)警，強(qiáng)化監(jiān)測分析和適時臨近預(yù)報，及時發(fā)布預(yù)報、預(yù)警信號。中國氣象局2010年5月在廣州召開的全國海洋氣象預(yù)報業(yè)務(wù)與技術(shù)發(fā)展研討會中也提出，要提高海霧等海洋氣象災(zāi)害的預(yù)報水平，提高預(yù)報精細(xì)化水平。

中國主要有6個霧區(qū):長江中游區(qū)、海岸區(qū)、云貴高原區(qū)、隴東—陜西區(qū)、淮河流域、天山及其北疆區(qū)(王麗萍等，2005)。沿海自南向北有5個相對多霧區(qū):雷州半島和瓊州海峽、福建沿海、舟山群島、青島—潮連島附近海域、成山頭附近海域，其中雷州半島和瓊州海峽年平均霧日超過20 d(張?zhí)K平和鮑獻(xiàn)文，2008;Niu et al.，2010a)。

近年來，許多學(xué)者對霧的氣候統(tǒng)計特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究(劉小寧等，2005;魏建蘇等，2010)，從而提高了對霧宏觀特性的認(rèn)識。霧生消機(jī)理及邊界層特征研究也取得了較大的進(jìn)展(何友江等，2003;樊琦等，2004;郭立平和張素云，2007;陸春松等，2008;嚴(yán)文蓮等，2009;封洋等，2009)。隨著探測設(shè)備的快速發(fā)展，對霧邊界層結(jié)構(gòu)的探測也取得了許多研究成果(陳林等，2006;徐杰等，2009;Lu et al.，2010;Niu et al.，2010b;Liu et al.，2011)。張?zhí)K平等(2008)利用L波段探空雷達(dá)及數(shù)字化探空儀近3 a的觀測資料，對黃海西北部海霧期間的行星邊界層溫濕結(jié)構(gòu)、湍流特征等進(jìn)行了統(tǒng)計研究。結(jié)果表明，霧頂高度和溫度遞減率存在明顯的日變化和季節(jié)變化，白天比夜晚的湍流強(qiáng)、霧更厚，夏季比春季的霧厚。

湛江(110.4°E，21.1°N)地處中國南海之濱的雷州半島，是國家綜合運輸體系的重要樞紐。湛江港是全國20個沿海主要樞紐港之一，是中國大陸通往東南亞、非洲、歐洲和和大洋洲航程最短的港口，在亞太經(jīng)濟(jì)圈中具有極其重要的戰(zhàn)略地位。同時湛江也是中國重要海軍基地之一，由于南海諸島主權(quán)問題日益顯露，各種海洋軍事活動也日益頻繁。因此，雷州半島及南海海域霧的預(yù)報服務(wù)要求較高。此外，位于雷州半島南端的瓊州海峽輪渡、湛江東海島(寶鋼)鋼鐵、中(國)科(威特)石化等特大型項目也對雷州半島霧的氣象保障服務(wù)有較高要求。雷州半島是中國第三大半島，三面環(huán)海，水汽豐沛，每年冬春季冷暖空氣常常對峙形成大霧天氣，僅2010年1—4月，湛江霧日就多達(dá)37 d。因此，霧已是影響雷州半島及南海北部海域的災(zāi)害性天氣之一，從服務(wù)社會、軍事氣象保障的角度考慮，開展對雷州半島霧的氣候特征和生消機(jī)理的研究十分必要。

1 研究地點及資料選取

霧日選取以地面氣象觀測規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定以20時(北京時)為界，只要測站出現(xiàn)霧的記錄，不論持續(xù)時間長短，均定義當(dāng)天為1個霧日。

根據(jù)雷州半島地形特征，選取湛江站、雷州站和徐聞?wù)痉謩e代表雷州半島北部、中部和南部，三站的地理位置如圖1所示(A、C、D)，而B表示遂溪L波段雷達(dá)探空站。

選取湛江站1951—2009年59 a資料、雷州站1966—2008年42 a資料、徐聞?wù)?961—2008年(缺1985、2000年)46 a資料。在分析霧生消環(huán)流背景時，考慮到有足夠的代表性即可，因此僅對2001—2010年2—4月的Micaps天氣圖資料以及湛江、雷州、徐聞三站的地面氣象資料進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 霧日數(shù)統(tǒng)計特征分析

2.1 年變化

分析湛江站59 a、雷州站42 a、徐聞?wù)?6 a的年霧日數(shù)可得:三站年霧日數(shù)平均值分別為24.7 d、30.4 d、21.0 d。湛江站局部極大值出現(xiàn)在1953年(34 d)、1969年(40 d)、1978年(43 d)、2004年(51 d)，局部極大值呈明顯上升趨勢;局部極小值約有10次，1987年出現(xiàn)最小值(僅7次)。雷州站在1969、1983和2005年出現(xiàn)霧日數(shù)極大值，在1977和2001年出現(xiàn)極小值;1983年出現(xiàn)最大值(60 d)，1977年出現(xiàn)最小值(10 d)。

為了便于比較，選取1966—2008年湛江站、雷州站、徐聞?wù)?站霧日數(shù)資料進(jìn)行分析。由圖2可以看出，3站的年霧日數(shù)隨年份變化基本呈“W”狀。雷州站、徐聞?wù)镜哪觎F日數(shù)振幅及平均值基本維持穩(wěn)定。湛江站1990—2000年出現(xiàn)年霧日數(shù)低谷，而湛江站年霧日數(shù)在2001年之后呈急劇上升趨勢。雷州站年霧日數(shù)變化規(guī)律與湛江站基本相同。徐聞?wù)灸觎F日數(shù)變化規(guī)律與湛江、雷州兩站有明顯差異，徐聞?wù)?988年前段(1961—1987年)的霧日數(shù)總體高于1988年后段(1989—2008年)，在1988年出現(xiàn)最大值后，1991年出現(xiàn)極小值(6 d)，2002年出現(xiàn)最小值(4 d)，2003年后與湛江站變化趨勢完全相反，具體原因有待進(jìn)一步研究。

2.2 月變化

為了方便比較，對湛江站、徐聞?wù)?、雷州?站均選取1966—2008年霧日數(shù)資料，將各站1—12月每月的霧日數(shù)進(jìn)行累加，分別得出3站的月累計霧日數(shù)的逐月變化情況(圖3)。可以看出，3站的霧日數(shù)主要集中在1—4月及12月，3月霧日數(shù)最多，7月霧日數(shù)最少。雷州站各月霧日總數(shù)略多于湛江站，但兩站的月變化趨勢基本一致。徐聞?wù)镜淖兓厔萦休^大不同，2—4月的霧日數(shù)明顯少于湛江、雷州兩站，這與徐聞緊靠瓊州海峽的特殊地理位置有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步深入研究。

圖1 雷州半島三站及遂溪L波段雷達(dá)探空站地理位置示意圖(A:湛江站;B:探空站;C:雷州站;D:徐聞?wù)?Fig.1 The geographical positions of the three conventional stations and the site for L-band radar station on the Leizhou Peninsula(A:Zhanjiang station;B:L-band radar station;C:Leizhou station;D:Xuwen station)

湛江站霧日基本出現(xiàn)在1—4月及12月，這5個月的59 a霧日數(shù)累計達(dá)1 347 d，占總霧日數(shù)(1 459 d)的92.32%;3月出現(xiàn)最大值，有365 d，占31.87%;7月出現(xiàn)最小值，只有1 d。徐聞?wù)驹伦兓F日也主要出現(xiàn)在1—4月及12月，但只有665 d，占總霧日數(shù)的75.4%，遠(yuǎn)小于湛江站同期的比例;3月也出現(xiàn)最大值(168 d)，但1、2、3月霧日數(shù)相差不大，卻與湛江站有明顯差異;同樣7月出現(xiàn)最小值(6 d)。

圖2 1966—2008年雷州半島三站霧日數(shù)的逐年變化Fig.2 The yearly changes of fog days at the three stations on Leizhou Peninsula from 1966 to 2008

圖3 1966—2008年雷州半島三站月累計霧日數(shù)變化Fig.3 The monthly change of accumulated fog days at the three stations on Leizhou Peninsulafrom 1966 to 2008

2.3 日變化

對2000—2009年湛江站霧觀測資料中的發(fā)生時間進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果表明湛江霧的產(chǎn)生主要在傍晚、夜間和凌晨，以01:00—07:00最多，占53%，19:00—24:00次之，占31%。當(dāng)日17:00—次日07:00霧發(fā)生的頻率達(dá)90%，期間晚20:00和早07:00是兩個霧多發(fā)時間點，霧發(fā)生頻次分別達(dá)12%和13%(圖4)。近10 a霧持續(xù)時間頻率分布如圖5所示。可見，湛江霧大多為短霧，持續(xù)時間1 h以內(nèi)的占30%，持續(xù)時間為1～4 h的占45%，持續(xù)時間在4 h以內(nèi)的占75%。

雷州站、徐聞?wù)镜娜兆兓?圖略)與湛江站基本相同，這里不再贅述。

圖4 湛江站霧發(fā)生頻次的日變化Fig.4 The daily variation of fog occurrence frequency at Zhanjiang station

圖5 湛江站霧發(fā)生持續(xù)時間頻率分布Fig.5 The frequency distribution of fog duration at Zhanjiang station

3 湛江站年霧日數(shù)小波變換特征分析

小波分析是時間—尺度分析和多分辨分析的一種新技術(shù)，是一種有效的時頻分析方法，采用小波分析方法可以對時間序列的氣象信息的時間(空間)頻率進(jìn)行局部化分析。小波變換的系數(shù)可用于判別氣候資料序列中所包含的不同時間尺度下的周期特征。本文取Morlet小波作為母小波函數(shù)，對湛江站1951—2009年59 a霧日數(shù)資料作連續(xù)小波變換，小波功率譜分析結(jié)果如圖6所示。圖中等值線為小波模的平方，陰影區(qū)通過90%置信度的顯著性檢驗，點陰影區(qū)是小波變換受邊界影響的區(qū)域。可以看到，湛江霧日數(shù)存在2～4 a的周期振蕩，其中20世紀(jì)70年代中期至80年代表現(xiàn)得最顯著。雷州、徐聞霧日數(shù)的周期特征(圖略)與湛江站基本相同，不再贅述。

4 霧生消天氣形勢

根據(jù)天氣圖資料及地面觀測霧日數(shù)，對湛江霧日發(fā)生的天氣環(huán)流形勢進(jìn)行歸類分析，可以將湛江霧出現(xiàn)的天氣形勢大致分為高壓型、低壓型、冷鋒型、靜止鋒型、鞍形場或均壓場型5類。結(jié)合天氣形勢與霧發(fā)生的地面氣象觀測記錄分析，湛江春霧大部分的主要種類是平流霧、鋒面霧和輻射霧。

4.1 高壓入海型

冷高壓從長江入海口或膠東半島以南入海后東移，雷州半島處于其后部的均壓場或氣壓梯度較小的區(qū)域，地面吹偏南風(fēng)或偏東風(fēng)，風(fēng)力較弱，一般為2～4 m/s。南海沿岸存在著表層水溫較低的冷水區(qū)域，這樣的風(fēng)場將外海的暖濕空氣輸送到華南沿岸的冷海面，在這一過程中暖濕空氣冷卻達(dá)到飽和而形成平流霧。

圖7為一次典型高壓東移出?；亓餍推搅黛F的生消過程。2009年2月9日23時高壓位于長江入?？冢行钠?。2月10日17時高壓已經(jīng)出海，雷州半島處于高壓后部的偏東流場中，風(fēng)速為2～4 m/s。由于隨冷高壓平流到海上的干冷空氣經(jīng)過暖海區(qū)后濕度、溫度均提高，回流到華南沿岸時遇冷海面就形成平流霧。2月10日夜間至11日上午湛江、徐聞、雷州均有出現(xiàn)霧的記錄。到2月11日17時，冷高壓已經(jīng)東移至130°E附近，該過程結(jié)束。

4.2 低壓前型

中國西南地區(qū)或中南半島有一低壓，低壓前部的偏南、偏東流場有利于來自海上的暖濕空氣平流到華南沿岸較冷的海面上冷卻而形成海霧。雷州半島處于低壓的東南或東側(cè)，地面吹東南或南風(fēng)，風(fēng)速為2～6 m/s，高空通常受西太平洋高壓脊、南支槽或西南低槽影響，基本為西南風(fēng)，帶來海上大量暖濕氣流。

圖8—10為2010年2月28日晚雷州半島在該種天氣條件下出現(xiàn)霧的情形。貴州省上空一直有低壓發(fā)展維持，使得雷州半島處于西南流場中。同時，850 hPa上西太平洋副高脊西伸北進(jìn)，500 hPa上南支槽強(qiáng)烈發(fā)展，雷州半島上空含有豐富水汽的西南氣流較為強(qiáng)盛。地面與高空流場的綜合作用，使得海上的暖濕氣流不斷地輸入到華南沿海地區(qū)，出現(xiàn)了本次平流霧過程。

圖7 2009年2月10日17時華南地面天氣圖Fig.7 The ground weather map in South China at 17:00 BST 10 February 2009

4.3 冷鋒前型

來自西伯利亞的冷空氣不斷向南侵襲，與華南暖濕氣流交匯混合而形成鋒面霧，隨著冷鋒推進(jìn)到海上，大霧過程結(jié)束。

圖11反映了一次冷鋒過境在雷州半島形成鋒面霧的過程。2001年2月7日冷鋒已經(jīng)南推至華南沿岸，冷鋒后冷空氣迫使鋒前暖濕空氣沿鋒面爬升，冷卻凝結(jié)形成霧滴，雷州半島出現(xiàn)鋒面霧。2月8日冷鋒移出海面，地面是偏北風(fēng)，湛江地區(qū)霧消散。

圖8 2010年2月28日20時東亞地面天氣圖Fig.8 The ground weather map in East Asia at 20:00 BST 28 February 2010

圖9 2010年2月28日20時東亞850 hPa天氣圖Fig.9 The weather map in East Asia at 850 hPa at 20:00 BST 28 February 2010

圖10 2010年2月28日20時東亞500 hPa天氣圖Fig.10 The weather map in East Asia at 500 hPa at 20:00 BST 28 February 2010

圖11 2001年2月7日08時華南地面天氣圖Fig.11 The ground weather map in South China at 08:00 BST 7 February 2001

4.4 靜止鋒前型

冷空氣南下經(jīng)過下墊面的加熱和摩擦，到達(dá)華南沿海時已大大減弱，與海上熱帶天氣系統(tǒng)對峙，在沿海地區(qū)形成靜止鋒，冷暖空氣混合而形成鋒面霧。靜止鋒時常會導(dǎo)致出現(xiàn)霧、毛毛雨、小雨交錯的天氣。

圖12顯示2005年2月24日雷州半島一次靜止鋒型大霧過程。由于南下的冷空氣勢力已較弱，受到海上暖濕空氣的阻擋后，在華南沿海一帶形成了坡度不大的靜止鋒。雷州半島地面風(fēng)力微弱，為霧的形成與維持提供了有利的風(fēng)場條件。從850 hPa(圖略)可以看到，南嶺一帶存在切變線，雷州半島處于切變線南側(cè)的偏西氣流中，有從海面輸送而來的充沛水汽。華南靜止鋒上下層冷暖空氣發(fā)生混合，致使鋒面霧出現(xiàn)，雷州半島4個站點均有霧的記錄。

圖12 2005年2月24日02時華南地面天氣圖Fig.12 The ground weather map in South China at 02:00 BST 24 February 2005

4.5 鞍形場或均壓場型

地面為均壓場或鞍形場，近地層濕度較大，天氣晴朗，風(fēng)速較小或靜風(fēng)。大霧多出現(xiàn)在夜間或清晨，屬于輻射霧，持續(xù)時間不長，通常白天即消散。

圖13顯示2009年2月12日23時南海處于鞍形場中，華南沿岸廣大地區(qū)位于低壓南部大范圍均壓場中，其中雷州半島天氣晴朗無云，風(fēng)力微弱，利于夜間輻射降溫。高空700 hPa上(圖略)南支槽的東移使華南沿海一帶為較強(qiáng)西南風(fēng)，帶來海上大量暖濕空氣。這些因素共同導(dǎo)致了雷州站2月13日凌晨出現(xiàn)輻射霧。據(jù)記錄，該站在大霧期間天空無云，地面風(fēng)速小于2 m/s，日出后不久霧即消散。

圖13 2009年2月12日23時華南地面天氣圖Fig.13 The ground weather map in South China at 23:00 BST 12 February 2009

4.6 霧消散機(jī)理

湛江冬春霧的消散機(jī)理有以下3種:新的冷空氣勢力南下，地面風(fēng)速加大，霧被驅(qū)散;大霧發(fā)展到一定程度后霧滴出現(xiàn)碰并沉降，表現(xiàn)為霧后期出現(xiàn)小雨過程;日出后近地層氣溫上升，霧滴蒸發(fā)消失。

5 霧次頻數(shù)與氣象條件

5.1 氣溫

雷州半島三站2000—2009年霧次頻數(shù)與氣溫關(guān)系如圖14所示。霧次頻數(shù)在15～25℃時最大，湛江、雷州、徐聞分別為83.9%、78.3%、73.4%，氣溫≤30℃的霧次頻數(shù)占98%以上。氣溫≤10℃及≥30℃的霧次頻數(shù)小于2%，尤其是氣溫≤10℃的霧次頻數(shù)極少，湛江僅0.4%，徐聞、雷州在近10 a來從未出現(xiàn)過。

5.2 溫度露點差T－Td

雷州半島三站2000—2009年霧次頻數(shù)與TTd的關(guān)系如圖15所示。霧發(fā)生時T－Td≤1.0℃的頻次相對較高，湛江為68.3%、雷州為67.3%、徐聞為58.8%，三站平均為64.8%。T－Td＞1.0℃的霧次頻數(shù)相對較少，但各溫度段都有，T－Td越小，霧次頻數(shù)越多。值得注意的是，徐聞在T－Td＞6.0℃時仍有霧的生成，發(fā)生頻數(shù)高達(dá)23.7%，具體原因有待進(jìn)一步研究。

圖14 雷州半島三站2000—2009年霧次頻數(shù)與氣溫的關(guān)系Fig.14 The fog times frequence and temperature at three stations on Leizhou peninsula form 2000 to 2009

圖15 雷州半島三站2000—2009年霧次頻數(shù)與T－Td的關(guān)系Fig.15 The fog times frequence and temperature-dewpoint spread at three stations on Leizhou peninsula form 2000 to 2009

5.3 3h變壓Δp3

3h變壓Δp3和霧的形成與維持有密切關(guān)系。雷州半島三站近10 a來霧次頻數(shù)與Δp3的關(guān)系如圖16所示。三站均呈現(xiàn)雙峰型，其峰值分別落在－3.5～－2 hPa和1.5～2.5 hPa之間，負(fù)變壓區(qū)峰值區(qū)間較寬，但峰值明顯小于正變壓區(qū)峰值。這反映了冷鋒或靜止鋒前、入海高壓和西南低壓這三種天氣形勢對粵西沿海岸帶海霧生成和維持的影響。

圖16 雷州半島三站2000—2009年霧次頻數(shù)與Δp3的關(guān)系Fig.16 The fog times frequence and varying pressure in three hours at three stations on Leizhou Peninsula form 2000 to 2009

5.4 風(fēng)向風(fēng)速

對湛江、雷州及徐聞三站近10 a每日4次的填圖資料進(jìn)行統(tǒng)計，獲得成霧時各風(fēng)向、風(fēng)速的分布特征(圖17、圖18)。從風(fēng)向分布來看，霧多發(fā)生在NNE-ESE風(fēng)時，三站該風(fēng)向區(qū)間的霧次頻數(shù)分別到達(dá)77.5%、78.7%、58.16%，峰值風(fēng)向均為ENE風(fēng)。從雷州半島三站的地理位置分析，偏東風(fēng)有利于將海上的暖濕氣流輸送到下墊面較冷的沿岸地區(qū)，為海霧的生成和維持提供充足的水汽，同時加速水汽的冷卻凝結(jié)。雷州半島三站靜風(fēng)的霧次頻數(shù)分別為2.6%、7.8%、17.2%。

從風(fēng)速分布(圖18)可以看出，雷州半島三站成霧時風(fēng)速小于等于7 m/s的頻次均達(dá)到96.5%以上，且最集中于5 m/s以內(nèi)。風(fēng)速超過9 m/s的不足0.3%，徐聞?wù)緸?，表明風(fēng)速過大時，湍流混合層增厚，阻礙近地面層冷卻，不利于海霧的形成。各站風(fēng)速在1～3 m/s風(fēng)速段的霧次頻數(shù)最穩(wěn)定，說明適宜的風(fēng)速既能使冷卻作用擴(kuò)展至適當(dāng)?shù)臍鈱又腥?，又不影響下層空氣的充分冷卻和水汽的保存，因此，最有利于海霧的形成。

結(jié)合風(fēng)向風(fēng)速綜合分析表明，雷州半島需在適當(dāng)?shù)娘L(fēng)向風(fēng)速條件下才能使足夠的暖濕氣流匯聚，從而為海霧的形成和維持提供水汽條件。而過大的風(fēng)速往往容易使霧消散，當(dāng)然由于環(huán)流形勢的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致暖濕氣流輸送減弱或終止，也可能使海霧在風(fēng)速不大的情況下消散;因風(fēng)速較大而成霧則多與氣旋、冷空氣南下有關(guān)。

圖18 雷州半島三站2000—2009年霧次頻數(shù)與風(fēng)速的關(guān)系Fig.18 The fog times frequence and wind speed at three stations on Leizhou Peninsula form 2000 to 2009

6 大霧過程層結(jié)分析

6.1 資料選取

L波段探空雷達(dá)是中國自主研制的新一代二次測風(fēng)雷達(dá)，探測精度更高、采樣速度更快、脈沖峰值功率更低，實現(xiàn)了高空氣象探測的數(shù)字化和自動化，探測資料更加完整、準(zhǔn)確。本文選用位于雷州半島遂溪縣的L波段探空雷達(dá)探測資料，對2010年2月22日和23日的兩次大霧過程的層結(jié)進(jìn)行分析。探空時間為02:00，探空觀測時地面能見度為0.4 km。

圖17 雷州半島三站2000—2009年霧次頻數(shù)與風(fēng)向的關(guān)系a.湛江站;b.雷州站;c.徐聞?wù)綟ig.17 The fog times frequence and wind direction at three stations on Leizhou Peninsula form 2000 to 2009a.Zhanjiang station;b.Leizhou station;c.Xuwen station

6.2 大霧層結(jié)特征

2月22日02:00大霧過程的層結(jié)結(jié)構(gòu)如圖19所示。霧頂高度約為1.5 km，1.5 km以下相對濕度大于92%，風(fēng)速小于13 m/s，溫度露點差大約為1.2℃;近地面溫度為16℃左右，貼地逆溫層頂高度為781 m，低層風(fēng)向隨高度順時針旋轉(zhuǎn)，由偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)。相對濕度在4.1 km以上保持不變。

2月23日02:00大霧過程的層結(jié)結(jié)構(gòu)如圖20所示。2 km以下，溫度隨高度增加而減小;1.5 km以下的近地面相對濕度較高，其中110 m高度處有一干層，此層相對濕度較小，為66%;1.5 km以下的溫度露點差較大，為6.4℃;近地面風(fēng)速較小，為2～6 m/s;風(fēng)向隨高度順時針旋轉(zhuǎn)，低層為偏東風(fēng)，高層為偏南風(fēng)，均為海上吹來的暖濕空氣。

圖19 2010年2月22日大霧過程對流層層結(jié)曲線a.溫度;b.相對濕度;c.露點溫度;d.溫度露點差;e.風(fēng)速;f.風(fēng)向Fig.19 The vertical stratification profiles during the fog event on 22 February 2010a.temperature;b.relative humidity;c.dew point temperature;d.temperature-dewpoint spread;e.wind speed;f.wind direction

圖20 2010年2月23日大霧過程對流層層結(jié)曲線a.溫度;b.相對濕度;c.露點溫度;d.溫度露點差;e.風(fēng)速;f.風(fēng)向Fig.20 The vertical stratification profiles during the fog event on 23 February 2010a.temperature;b.relative humidity;c.dew point temperature;d.temperature-dewpoint spread;e.wind speed;f.wind direction

7 結(jié)論

1)湛江、雷州和徐聞3站的年霧日數(shù)變化趨勢基本呈現(xiàn)“W”狀，局部高值呈明顯抬高之勢。3站年霧日數(shù)的平均值為25.3 d，其中雷州最大(30.4 d)、湛江居中(24.7 d)、徐聞最小(21.0 d)。

2)湛江與雷州站的霧日數(shù)月變化趨勢基本一致，霧日主要集中在每年的1—4月及12月，其中3月霧日最多。59 a中湛江站在這5個月的霧日數(shù)共達(dá)1 347d，占總霧日數(shù)92.32%;7月霧日最少，僅1 d。徐聞與湛江、雷州兩站有明顯差異，2—4月的霧日數(shù)明顯少于湛江、雷州兩站。

3)近10 a湛江站夜間(17:00—次日07:00)霧發(fā)生頻率為90%，早晨或上午消散。短霧多，持續(xù)時間在4 h以下的占75%。

4)雷州半島霧形成的天氣形勢大致可分為高壓入海型、低壓前型、冷鋒前型、靜止鋒前型、鞍形場或均壓場型5類，主要是平流霧、鋒面霧和輻射霧。霧消散的天氣形勢是:新冷空氣南下，地面風(fēng)速加大;霧發(fā)展后霧滴出現(xiàn)碰并沉降形成小雨過程;日出后近地層氣溫上升，霧滴蒸發(fā)消失。

5)雷州半島三站2000—2009年霧次頻數(shù)在氣溫為15～25℃時最大，三站平均為78.5%，氣溫≤10℃及≥30℃的霧次頻數(shù)極少。霧發(fā)生時T－Td≤1.0℃的頻次相對較高，三站平均為64.8%，TTd越小，霧次頻數(shù)越多。霧次頻數(shù)與Δp3的關(guān)系呈雙峰型，其峰值分別落在－3.5～－2 hPa和1.5～2.5 hPa之間。霧多發(fā)生在風(fēng)向為NNE-ESE，峰值風(fēng)向均為ENE。成霧時風(fēng)速≤7 m/s的頻次均達(dá)到96.5%以上，且主要集中于5 m/s以內(nèi)。

6)L波段雷達(dá)探空大霧個例分析表明:霧頂高度為1.5 km左右，霧中溫度隨高度增加而減小;霧中相對濕度大于92%，1.5 km之上急劇減小，3 km以上保持不變;溫度露點差為1.2～6.4℃;近地面風(fēng)速為2～6 m/s，風(fēng)向隨高度順時針旋轉(zhuǎn)，霧中有暖平流。

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Fog climate statistical characteristics and its formation and dissipation mechanism on the Leizhou Peninsula

XU Feng1，2，NIU Sheng-jie1，ZHANG Yu3，ZHAO Li-juan1，YUE Yan-yu1，LIU Lin-wei1，CAI Shou-qiang1，ZHANG Shu-wen2

(1.School of Atmospheric Physics，NUIST，Nanjing 210044，China;2.College of Ocean and Meteorology，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China;3.Zhanjiang Meteorological Bureau，Zhanjiang 524001，China)

The occurrence regularity and formation/dissipation mechanism of fog on the Leizhou Peninsula have been statistically analyzed by using the meteorological data observed at three conventional weather stations of Zhanjiang(59 a)，Leizhou(46 a)and Xuwen(42 a)，which locate in the north，central and south part of the Leizhou Peninsula，respectively.The results show that the annual fog days over the three stations basically have the same variation trend in the pattern of“W”，and local maximum values increase significantly.The annual average of fog days at the three stations are 24.7 d，30.4 d and 21.0 d，respectively.Fog mainly occurs from December to next April and on the Leizhou Peninsula.The fog days is themost in March and the least in July.The frequency of night fog is up to 90%during the past decade，and fogs with short duration make up the majority，with 75%of which below the 4 hours.The synoptic situations favorable for the fog formation and development on the Leizhou Peninsula can be roughly divided into five classes:high pressure system，low pressure system，cold front，stationary front，saddle type pressure field or isobaric field.The advection fog，frontal fog and radiation fog are dominant types over Zhanjiang.The weather situations causing the dissipation of Zhanjiang fog are mainly the following:new-born cold air moving southward and surface wind speed increasing;drizzle formed due to collision-coalescence and subsequent gravitational settling of fog droplets after fog development;fog droplets evaporating because of the increasing temperature at the near surface layer after sunrise.The statistical results of fog frequency at the three stations on Leizhou Peninsula from 2000 to 2009 show that the meteorological conditions of the biggest fog-forming probability are:T=15—25℃，T-Td≤1.0℃，Δp3=－3.5—－2 hPa and 1.5—2.5 hPa，wind direction of NNE-ESE and wind speed≤5 m/s.The analysis of L-band radar sounding data shows that the temperature decreases with altitude in fog，with the fog top height at about 1.5 km.Relative humidity is above 92%in the fog layer，which decreases sharply from the height of 1.5 km until 3 km，and then remains unchanged above 3 km.The temperature-dewpoint spread is from 1.2 to 6.4℃，with 2—6 m/s wind speed near the ground surface.Wind direction rotates clockwisely with height，which indicates a warm advection in fog layer.

fog;climatecharacteristic;formationanddissipationmechanism;stratification;the Leizhou Peninsula

P468.0

A

1674-7097(2011)04-0423-10

2010-12-27;改回日期:2011-03-18

公益性行業(yè)(氣象)科研專項(GYHY(QX)2007-6-26);江蘇省青藍(lán)工程“云霧降水與氣溶膠研究”創(chuàng)新團(tuán)隊資助項目;廣東海洋大學(xué)?？蒲许椖?1012157);熱帶海洋氣象科學(xué)研究基金(RDJJ201004);廣東海洋大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動項目(1112190)

徐峰(1962—)，男，安徽滁州人，博士，副教授，研究方向為大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境、海洋氣象，gdouxufeng@126.com;牛生杰(通信作者)，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為云霧降水物理學(xué)與人工影響天氣，niusj@nuist.edu.cn.

徐峰，牛生杰，張羽，等.2011.雷州半島霧的氣候特征及生消機(jī)理［J］.大氣科學(xué)學(xué)報，34(4):423-432.

Xu Feng，Niu Sheng-jie，Zhang Yu，et al.2011.Fog climate statistical characteristics and its formation and dissipation mechanism on the Leizhou Peninsula［J］.Trans Atmos Sci，34(4):423-432.

(責(zé)任編輯:倪東鴻)