夏曉玲，唐延婧

(貴州省氣象服務(wù)中心，貴州 貴陽 550002)

貴州山區(qū)地形霧5 a氣象要素特征分析

夏曉玲，唐延婧

(貴州省氣象服務(wù)中心，貴州 貴陽 550002)

該文選取2008—2012年貴州省地面氣象要素觀測(cè)資料，主要針對(duì)貴州省內(nèi)3個(gè)較容易出現(xiàn)地形霧的站點(diǎn)進(jìn)行分析，探究地形霧產(chǎn)生時(shí)氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向、前6 h降水和氣溫露點(diǎn)差的特征，發(fā)現(xiàn)3個(gè)典型站溫度為2～6℃和8～14℃這兩個(gè)區(qū)間內(nèi)較利于冷空氣引起地形霧，不同站點(diǎn)不同季節(jié)略有不同。大方為偏西南風(fēng)，開陽和萬山為東北風(fēng)；開陽風(fēng)速小于2 m/S，大方和萬山風(fēng)速為2～3 m/s之間利于冷空氣引起地形霧。大方和萬山站點(diǎn)前6 h降水大于0 mm利于冷空氣引起地形霧，開陽站點(diǎn)則是前6 h降水為0或小于1 mm時(shí)利于冷空氣引起地形霧。

地形霧；氣象要素；特征分析

1 引言

霧是指空氣中懸浮著大量的微小水滴， 使大氣水平能見度小于1 000 m 的天氣現(xiàn)象[1]，隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，霧對(duì)交通的影響日益顯著，大霧常常使高速公路封閉，航班延誤或取消，有時(shí)還會(huì)造成嚴(yán)重的交通事故。因此國(guó)內(nèi)開展了很多低能見度方面的天氣、氣候特征方面的研究[2-4]。

處于云貴高原，地理形態(tài)和天氣系統(tǒng)復(fù)雜的貴州，霧具有特殊性。霧的分類中除常見的輻射霧外，還有鋒面霧和地形霧。針對(duì)貴州的霧，羅喜平等[5]研究了貴州省霧的氣候特征；崔庭等[6]對(duì)滇黔靜止鋒鋒面霧的結(jié)構(gòu)和成因進(jìn)行了分析；貴州對(duì)鋒面霧的研究較多[7-8]，對(duì)于地形霧研究較少。但貴州山區(qū)受地形影響，很多地方常年都有地形霧出現(xiàn)，對(duì)交通安全造成很大威脅，因此地形霧的研究非常必要。地形霧在大氣科學(xué)詞典中定義為[1]，主要由地形作用而形成的霧。地形霧又稱上坡霧，是空氣向山坡或地形高處爬升的過程中，由于絕熱膨脹，冷卻凝結(jié)而形成的霧，本文所研究的地形霧，包括除去鋒面霧和輻射霧之外的其他類型的霧。

2 資料與方法

本文選用了2008—2012年5 a的貴州省84個(gè)縣級(jí)以上氣象站點(diǎn)觀測(cè)的逐日3個(gè)時(shí)次(08、14、20時(shí))地面氣象要素資料作為統(tǒng)計(jì)對(duì)象。定義一日中任一時(shí)次有任一站點(diǎn)的能見度記錄小于1 km為一個(gè)霧日。近5 a的年均霧日較多的為大方、開陽、萬山，分別為102.8 d、74 d及107.8 d。貴州地形地貌復(fù)雜，這3個(gè)站點(diǎn)有相當(dāng)比例的地形霧，必然與這3個(gè)站點(diǎn)的地形、地理位置有關(guān)系。3個(gè)站點(diǎn)都是以鋒面霧和地形霧居多，且地形霧占的比例較大，站點(diǎn)萬山地形霧的比例最高為77.94%。因此本文選取這3個(gè)站點(diǎn)作為地形霧的典型進(jìn)行研究。

表1 大方、開陽和萬山3種霧所占比例 (單位：%)

3 地形霧的分類要素特征

秋冬季節(jié)為地形霧較頻繁的時(shí)間，冷空氣影響前或影響之時(shí)，在上述3點(diǎn)經(jīng)常有霧出現(xiàn)，而周圍均沒有出現(xiàn)霧。也有很多非冷空氣影響的情況下，3個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)單點(diǎn)、局地的地形霧。為進(jìn)一步量化考察其成因，本文選用中國(guó)氣象局對(duì)冷空氣強(qiáng)度的劃分，即48 h內(nèi)最低氣溫下降6℃及以上為中等強(qiáng)度冷空氣(下文簡(jiǎn)稱冷空氣，未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的稱弱冷空氣)，定義貴州84個(gè)站點(diǎn)內(nèi)20個(gè)站點(diǎn)最低氣溫降幅達(dá)6℃為一次冷空氣過程。2008—2012年共選出73次中等強(qiáng)度的冷空氣過程，對(duì)應(yīng)大方、開陽、萬山出現(xiàn)霧的日數(shù)分別為29、50、70 d，所占比例為39.7%，68.5%，95.9%，由此可見萬山在較強(qiáng)冷空氣南下時(shí)更易出霧。3個(gè)站分別有158、186、368個(gè)霧日不與所選冷空氣日對(duì)應(yīng)，比例在80%左右。地形霧中受較強(qiáng)冷空氣影響的情況有相當(dāng)比例，但更多的是出現(xiàn)在沒有較強(qiáng)冷空氣的情況。

可見地形霧的產(chǎn)生與冷空氣有一定關(guān)系，但天氣成因復(fù)雜，從形勢(shì)上來判斷地形霧比較困難。從成霧條件，如溫度、水汽等氣象要素條件，能夠考察地形霧的更多特征。在此我們按天氣成因，將3個(gè)典型站的地形霧分為3類：A類為有霧且有冷空氣，B類為無霧但有冷空氣，C類為有霧但無冷空氣。(下面均用A，B，C類來表述)

3.1 地形霧溫度變化特征

圖1 大方地形霧溫度概率分布

從大方溫度的概率分布(圖1)可以看出，A、B兩類情況下，溫度概率分布都有一個(gè)明顯的雙峰，A類峰值大致在4～6℃和12～14℃這2個(gè)區(qū)間，概率分別為21.43%和16.67% ；B類峰值在6～8℃和10～12℃這2個(gè)區(qū)間，概率分別為11.94%和17.16%；C類情況溫度較低的峰值并不特別明顯，大多集中在0～4℃，占29.19%，而溫度較高的峰值同上述兩種情況較為接近，為10～12℃，比例為15.42%。由此可以看出，溫度較高時(shí)3種情況的概率分布比較接近，溫度較低時(shí)3類情況的概率有所差異。3種情況都大致有2個(gè)溫度概率峰值，與季節(jié)變化有關(guān)，分季節(jié)討論后可知： 春、秋、冬3季利于冷空氣引起大方地形霧的溫度區(qū)間，即A類分布概率高于B、C類的溫度區(qū)間分別為：4～8℃、12～14℃。

從開陽溫度的概率分布(圖2)可以看出，A、B兩類溫度概率圖也為雙峰的分布，A類溫度較低的鋒值的概率明顯大于溫度較高的，但是B類情況正好相反，溫度較高的峰值的概率明顯大于溫度較低的，這與大方站點(diǎn)有顯著的不同。對(duì)于站點(diǎn)開陽A類峰值在2～4℃和10～12℃這2個(gè)區(qū)間，概率分別為20.25%和11.39%，B類峰值在0～2℃和10～12℃這2個(gè)區(qū)間，概率分別為6.52%和18.48%。而C類整體的溫度分布偏向溫度較低的區(qū)間，-2～6℃區(qū)間的比例為51.64%，-2～0℃這個(gè)區(qū)間的概率最大為15.27%。由此可以看出，A、C2類溫度都整體比B類的時(shí)候低。分季節(jié)討論后發(fā)現(xiàn)：春季溫度為10～12℃時(shí)是A類的峰值，恰好是C類的谷值，秋季A類情況的峰值則是在4～6℃，其概率遠(yuǎn)大于B、C2類，冬季A類的峰值為2～4℃，恰好為B類的谷值，說明開陽春季溫度為10～12℃，秋季溫度為4～6℃，冬季為2～4℃的情況利于冷空氣引起地形霧。

圖2 開陽地形霧溫度概率分布

圖3 萬山地形霧溫度概率分布

從萬山溫度的概率分布(圖3)可以看出，A、B2類溫度概率圖也為雙峰的分布，但B類概率分布的2個(gè)峰值所在區(qū)間的溫差較A類大：A類的2個(gè)峰值所在區(qū)間為2～4℃和8～10℃，概率分別為16.67%和15.33%，B類2個(gè)峰值所在區(qū)間為-2～0℃和14～16℃，概率分別為12.96%和14～16℃；對(duì)比可知對(duì)于站點(diǎn)萬山，冷空氣影響時(shí)，溫度在0～10℃區(qū)間較容易產(chǎn)生地形霧；C類情況，溫度概率分布也為2個(gè)明顯的峰值，所在區(qū)間為0～2℃和12～14℃，概率分別為11.49%和13.99%，溫度較低的區(qū)間和A類較接近，溫度較高的區(qū)間比A類明顯偏低。分季節(jié)討論可以發(fā)現(xiàn)：春季A類峰值為8～10℃，溫度較B、C2類整體偏低，A類溫度小于10℃的概率大于50%，而B、C2類溫度大于10℃的概率大于50%；秋季A類峰值也為8～10℃，概率遠(yuǎn)大于B、C2類；冬季A類的峰值為2～4℃，較B、C2類略偏高；說明萬山在春秋季溫度為8～10℃，冬季溫度為2～4℃利于冷空氣引起地形霧。

總之，3個(gè)站點(diǎn)各類地形霧時(shí)的溫度概率分布都呈雙峰形態(tài)，無霧時(shí)的峰值溫度比有霧時(shí)的高。利于冷空氣引起地形霧的區(qū)間在各季節(jié)有所不同。

3.2 地形霧風(fēng)向風(fēng)速變化特征

3.2.1 大方地形霧風(fēng)均風(fēng)速變化特征 對(duì)比A、B2類風(fēng)向情況，A類風(fēng)向?yàn)?80°～270°的比例為69.23%，B類風(fēng)向?yàn)?0°～270°的比例為81.48%，其中180°～270°的比例較高為55.56%，從風(fēng)向玫瑰圖看出，大方站點(diǎn)的主要風(fēng)向?yàn)槠巷L(fēng)，A類情況風(fēng)向集中在偏西南方向，B類風(fēng)向較為分散，多為西南風(fēng)和東南風(fēng)。

圖4 大方地形霧風(fēng)速風(fēng)向變化規(guī)律(a：A類；b：B類；c：C類；d：風(fēng)速概率分布)

圖5 開陽地形霧風(fēng)速風(fēng)向變化規(guī)律(a：A類；b：B類；c：C類；d：風(fēng)速概率分布)

圖6 萬山地形霧風(fēng)速風(fēng)向變化規(guī)律(a：A類；b：B類；c：C類；d：風(fēng)速概率分布)

對(duì)比A、C兩類風(fēng)向，可以看出無論有無冷空氣過程，主導(dǎo)風(fēng)向是比較相似的，風(fēng)向在180°～270°這個(gè)區(qū)間的概率均為最大，分別為69.23%和77.73%，但C類風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)(225°)的概率明顯大于A類。

分析站點(diǎn)大方3種情況的風(fēng)速可以發(fā)現(xiàn)，A類和C類，風(fēng)速小于2 m/s的概率均大于80%，分別為84.62%和81.52%，但是B類風(fēng)速小于2m/s的概率僅為51.52%，風(fēng)速為2～3 m/s的概率為28.79%，說明站點(diǎn)大方，風(fēng)速小于2 m/s更有利于霧的產(chǎn)生。

3.2.2 開陽地形霧風(fēng)向風(fēng)速變化特征 分析開陽站點(diǎn)的風(fēng)向分布，A類風(fēng)向以0°～90°為主，占總風(fēng)向的89.87%，B類情況風(fēng)向比較分散，主要集中在270°～90°這個(gè)區(qū)間，其中偏西北風(fēng)(315°)和東北風(fēng)(45°)的比例較大，分別為16.13%和34.67%，，這樣的現(xiàn)象可能是因?yàn)橛绊懙睦淇諝獯蟛糠譃槠甭窂?，由此可以看出，從偏東北方向影響開陽的冷空氣更容易引起該站點(diǎn)的地形霧。對(duì)于C類情況，風(fēng)向?yàn)?～90°的概率為87.69%，其中東北風(fēng)(45°)的概率最大為34.67%，其分布與A類情況類似，可能是由弱冷空氣影響產(chǎn)生的地形霧。

分析風(fēng)速和地形霧的關(guān)系，A類風(fēng)速明顯比C類偏大，A類風(fēng)速小于2 m/s的概率僅為31.65%，風(fēng)速在2～3 m/s的概率最大，為44.30%，C類風(fēng)速小于2 m/s的概率為66.91%，B類風(fēng)速小于2 m/s的概率為66.91%，由此可以看出，有冷空氣影響時(shí)，風(fēng)速偏大也會(huì)有地形霧產(chǎn)生，且A類風(fēng)速在3～4 m/s的概率為22.78%，B類風(fēng)速在3～4 m/s的概率為17.72%，說明風(fēng)速略偏大更有利開陽產(chǎn)生地形霧。

3.2.3 萬山地形霧風(fēng)向風(fēng)速變化特征 萬山年主導(dǎo)風(fēng)向即為偏東北風(fēng)，故A、C2類風(fēng)向的差別并沒有特別明顯，A類情況，偏東北風(fēng)(45°)的比例高達(dá)48.67%，風(fēng)向在0～90°的比例為96%，B類東北風(fēng)和東東北風(fēng)的比例較高，都為27.78%，C類情況東北風(fēng)(45°)的概率為38.29%，整體的分布沒較大差別，A類、C類兩種情況的分布非常集中，而B類有較小比例的一部分分布在西南方向，比例為7.41%。

分析風(fēng)速的概率分布，A類和B類差別并不明顯，前者的風(fēng)速略大，風(fēng)速小于3 m/s的比例為63.89%，B類為62.75%，而C類風(fēng)速小于3 m/s的概率為84.74% ，說明大方和開陽相似，風(fēng)速較大的情況下也會(huì)有地形霧產(chǎn)生。

3.3 地形霧前6 h累計(jì)降水變化特征

統(tǒng)計(jì)分析3個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)霧時(shí)刻的前6 h累計(jì)降水，大方和萬山B類情況無降水的比例均大于50%，但是A、C2類雨量在0～2 mm的比例均大于50%，說明這兩個(gè)站點(diǎn)前6 h降水大于0，對(duì)于地形霧的產(chǎn)生非常有利，同時(shí)，A類雨量在0～1 mm的概率明顯大于B類，說明冷空氣引起地形霧的情況，站點(diǎn)前6 h有弱降水時(shí)比較有利于霧的產(chǎn)生。站點(diǎn)開陽和前兩者略有不同，A、B2類雨量為0和0～1 mm的概率為40%左右，要高于其他兩站，B類情況時(shí)雨量大于1 mm的比例略大于A類、C類。說明對(duì)于站點(diǎn)開陽，雨量為0或小于1 mm的情況比較利于冷空氣引起地形霧。

圖7 大方、開陽和萬山地形霧前6 h降水概率分布特征(a：大方；b：開陽；c：萬山)

3.4 地形霧溫度露點(diǎn)差變化特征

溫度露點(diǎn)差是一個(gè)可以反映濕度的物理量，溫度露點(diǎn)差越小，證明濕度越大，分析3個(gè)站點(diǎn)冷空氣有霧和無霧的氣溫露點(diǎn)差(圖略)，可以明顯的看出，有霧的情況下，溫度露點(diǎn)差小于2℃的概率都大于95%，大于3℃概率幾乎為0，但是沒有霧的情況下溫度露點(diǎn)差分布范圍比較大，小于3℃的概率在70%左右，因此濕度是產(chǎn)生霧的一個(gè)重要條件，預(yù)報(bào)的時(shí)候可以考慮利用露點(diǎn)，即有冷空氣過程時(shí)，如溫度露點(diǎn)差較小時(shí)，便很有可能出現(xiàn)霧。

對(duì)比分析A類和C類兩種情況，開陽這2種情況溫度露點(diǎn)差的分布比較相似，溫度小于2℃的比較均為100%，而大方和萬山都是A類較C類溫度露點(diǎn)差略偏高。

4 總結(jié)與討論

①大方溫度為4～6℃和12～14℃時(shí)，開陽溫度為2～4℃和10～12℃時(shí)，萬山溫度為2～4℃和8～10℃時(shí)，較利于冷空氣引起地形霧，且不同季節(jié)情況還有所不同。

②大方為偏西南風(fēng)，開陽和萬山為東北風(fēng)時(shí)較利于冷空氣引起地形霧，而無霧但有冷空氣時(shí)風(fēng)向分布較為分散。站點(diǎn)開陽風(fēng)速小于 2 m/s，大方和萬山風(fēng)速為2～3 m/s之間利于冷空氣引起地形霧。

③大方和萬山站點(diǎn)前6 h降水大于0利于冷空氣引起地形霧，開陽站點(diǎn)則是前6 h降水為0或小于1 mm時(shí)利于冷空氣引起地形霧。

④對(duì)比無冷空氣有霧和有冷空氣有霧的情況，可以看出溫度、風(fēng)向的分布都較為相似，故冷空氣引起地形霧和它的強(qiáng)度并無明顯關(guān)系，本文選取的中等強(qiáng)度冷空氣過程進(jìn)行分析，但可以看出弱冷空氣也會(huì)誘導(dǎo)地形霧的產(chǎn)生。

[1] 大氣科學(xué)詞典編委會(huì). 大氣科學(xué)詞典[M].北京： 氣象出版社，1994： 677.

[2] 顧清源，徐會(huì)明，陳朝平，等.四川盆地大霧成因剖析[J].氣象科技，2006，34(2)：162-165.

[3] 馬學(xué)款，蔡薌寧，楊貴名，等.重慶市區(qū)霧的天氣特征分析及預(yù)報(bào)方法研究[J].氣候與環(huán)境研究，2007，12(6)：795-803.

[4] 高陽華，冉榮生，唐云輝.重慶市霧的區(qū)域分布及變化特征[J].貴州氣象，1999，6(23)：3-5.

[5] 羅喜平，楊靜，周成霞.貴州省霧的氣候特征研究[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008 ，44(5)：765-772.

[6] 崔庭，吳古會(huì)，趙玉金，等.滇黔靜止鋒鋒面霧的結(jié)構(gòu)及成因分析[J].干旱氣象，2012，30(1)：114-118.

[7] 羅喜平，周明飛，汪超，等.貴州區(qū)域性輻射大霧特征與形成條件[J].氣象科技，2012，40(5)：799-806.

[8] 楊靜，汪超.貴州山區(qū)一次鋒面霧的數(shù)值模擬及形成條件診斷分析[J].貴州氣象，2010，34(2)：3-9.

2014-07-21

夏曉玲(1990—)，女，助工，主要從事氣象服務(wù)工作。

貴州省科技廳項(xiàng)目(黔科合J字[2013]2148號(hào))和中國(guó)氣象局預(yù)報(bào)員專項(xiàng)(CMAYBY2013-061)。

1003-6598(2015)01-0050-05

P466

B