彭 超,路學(xué)勤,魯鵬飛,史 霖,宋繼萍,彭麗萍
(1.甘肅省慶陽市氣象局,甘肅 慶陽 745000;2.湖北機場集團襄陽機場公司,湖北 襄陽 441000;3.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險管理重點實驗室/寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室/寧夏氣象服務(wù)中心,寧夏 銀川750000;4.中國飛行試驗研究院,陜西 西安 710089;5.甘肅省合水縣氣象局,甘肅 慶陽 745400)
近年來,隨著經(jīng)濟發(fā)展的加快和城市擴大化,大氣氣溶膠的污染日益嚴重。霧天不僅容易造成交通事故,且會危害人體健康,因此,研究霧的氣候特點意義重大。我國幅員遼闊、霧區(qū)分布極不均勻、地域性明顯[1]。前人對全國范圍或單一省份或地區(qū)進行過一些研究[2-3],對南方地區(qū)整體霧的研究還較少,而我國的霧區(qū)又主要在南方地區(qū),因此,本文著重對我國南方地區(qū)霧的時空分布特征進行分析,為預(yù)防霧災(zāi)等提供氣候背景依據(jù)。
本文使用了1961—2016年的中國逐月霧日數(shù)觀測資料,來源于國家氣象信息中心整編的中國地區(qū)753站的地面觀測資料,很多科研工作者也使用過該資料進行霧方面的科學(xué)研究[4]。在處理資料的過程中,剔除了時間分布不連續(xù)的站點,最終提取出我國南方地區(qū)無缺測的278個測站資料,資料長度為56年。
我國南方地區(qū)霧區(qū)在空間上分布不均勻,地域性明顯,如圖1所示。1961—2016年期間,我國南方地區(qū)霧區(qū)的高值區(qū)主要分布在四川東部、湖南、江西、福建大部及云南南部地區(qū)(40~60 d),高值區(qū)中年均霧日數(shù)在150 d以上的站點,主要有四川峨眉山(309.1 d)、福建九仙山(300.3 d)、安徽黃山(256.6 d)、湖南衡山(252.4 d)以及江西廬山(193.8 d)等,這與山地的地形密切相關(guān)。
1961—2016年期間,我國南方地區(qū)霧日數(shù)在四川西部、廣西中南部為增加趨勢,尤其是河南南部、安徽北部及云南東南部增加趨勢明顯,但在四川東部、重慶、貴州東部、湖南西部及江西東部霧日數(shù)為減少趨勢,尤其是在福建、浙江東部、云南南部及西藏東南部減少趨勢明顯。
圖1 1961—2016年我國南方地區(qū)平均霧日數(shù)的分布
平均霧日的月際變化演變曲線如圖2所示,可以看出,1—6月南方地區(qū)霧日數(shù)呈下降趨勢,而7—12月呈增加趨勢。秋冬季11月至次年1月霧日最多,占全年的33.9%;春夏季5—9月霧日較少,占全年的31.5%;峰值出現(xiàn)在12月。就季節(jié)分布來看,冬季大霧頻率最高,其次是秋季和春季,夏季最低。
1961—2016年期間,我國南方地區(qū)霧日數(shù)總體上表現(xiàn)為先增加、后減少、再明顯增加的變化趨勢,具體為20世紀(jì)80年代初期以前為增加趨勢,80年代中期到21世紀(jì)初轉(zhuǎn)為減少趨勢,2012年后又轉(zhuǎn)為一個明顯的增加趨勢,如圖3所示。這與已有的一些研究結(jié)果一致[5]。本文研究還發(fā)現(xiàn),我國南方地區(qū)霧日數(shù)在2012年后有一個非常明顯的增加趨勢,為近半個世紀(jì)中增速最快的階段,對以往的研究是一個較好的補充。MK突變檢驗后發(fā)現(xiàn),在2000年左右發(fā)生了突變。
圖2 1961—2016年我國南方地區(qū)霧日數(shù)的月際變化
圖3 1961—2016年我國南方地區(qū)霧日數(shù)的年際變化
利用1961—2016年南方地區(qū)278站霧日數(shù)資料,進行經(jīng)驗正交函數(shù)(EOF)分解,前兩個模態(tài)通過了North的獨立性檢驗,如圖4所示。
南方地區(qū)霧日數(shù)變化的第一模態(tài)(EOF1)方差貢獻52.0%,從其空間分布(圖4中的a)可以看出,特征值大值區(qū)主要在安徽北部、兩廣大部、四川西部到云南北部一帶等地區(qū),呈現(xiàn)了一致性的分布,結(jié)合其對應(yīng)的時間系數(shù),EOF1的時間系數(shù)為正(負)異常時,南方地區(qū)霧日數(shù)一致偏多(偏少)。
南方地區(qū)霧日數(shù)變化的第二模態(tài)(EOF2)方差貢獻12.0%,由空間分布(圖4中的b)結(jié)合對應(yīng)的時間系數(shù)可以看出,EOF2的時間系數(shù)為正(負)異常時,表現(xiàn)為重慶大部到貴州湖南交界處、福建大部、西藏東南部及云南南部霧日數(shù)偏多(偏少),而云南東南部、廣西南部及安徽北部等地霧日數(shù)偏少(偏多),兩者呈現(xiàn)了反相關(guān)分布。
圖4 1961—2016年我國南方地區(qū)霧日數(shù)的EOF第一特征向量(a)、第二特征向量(b)空間分布
本文利用1961—2016年我國南方地區(qū)278個觀測站點的霧日數(shù)資料,分析了南方地區(qū)霧日數(shù)的空間分布、季節(jié)變化以及年際變化特征,得出以下結(jié)論:①我國南方地區(qū)霧區(qū)主要分布在四川東部、湖南、江西、福建大部及云南南部等地,但在兩廣地區(qū)大部、川西到云南北部等地區(qū)霧日數(shù)分布相對較少。霧的分布與山地地形等地理因素密切相關(guān)。②我國南方地區(qū)霧日數(shù)在四川西部、廣西中南部為增加趨勢,尤其是河南南部、安徽北部及云南東南部增加趨勢明顯。③我國南方地區(qū)霧日數(shù)有顯著的季節(jié)及季節(jié)內(nèi)變化,秋冬季11月至次年1月霧日最多,占全年的33.9%;春夏季5—9月霧日較少,占全年的31.5%,峰值出現(xiàn)在12月。就季節(jié)分布來看,冬季大霧頻率最高,其次是秋季和春季,夏季最低。④我國南方地區(qū)霧日數(shù)總體上表現(xiàn)為先增加、后減少、再明顯增加的變化趨勢,具體為20世紀(jì)80年代初期以前為增加趨勢,80年代中期到21世紀(jì)初轉(zhuǎn)為減少趨勢,2012年后又轉(zhuǎn)為一個明顯的增加趨勢。⑤南方地區(qū)霧日數(shù)變化的第一模態(tài),具有全區(qū)一致型的分布特征,時間系數(shù)為正(負)異常時,南方地區(qū)霧日數(shù)一致偏多(偏少)。第二模態(tài)表明,時間系數(shù)為正(負)異常時,表現(xiàn)為重慶大部到貴州湖南交界處、福建大部、西藏東南部及云南南部霧日數(shù)偏多(偏少),而云南東南部、廣西南部及安徽北部等地霧日數(shù)偏少(偏多),兩者呈現(xiàn)了反相關(guān)分布。