云南高原楚雄市城市雾变化的气候特征分析*

何 萍

(楚雄师院学院地理科学与旅游管理系，云南 楚雄 675000)

1.引言

在气象学中，雾是指近地层大气中悬浮的大量水滴或冰晶微粒使能见度小于1km的天气现象［1］。随着科技的不断发展和人类生活水平的不断提高，人们越来越认识到雾对人类生存环境和社会经济的影响。近年来由于人类活动造成低能见度的天气频繁出现，社会对雾的关注度也迅速提高，雾已成为高影响天气气候事件，雾的监测和预报越来越重要。

为了进一步提高雾天气预报服务水平，必须加强雾天气预报技术的研究，建立起高精度、高质量、客观化并且适应社会发展需要的预报方法和服务系统，这一切都必须建立在对雾天气气候特征进行充分全面的分析研究，掌握其变化特点与规律。

由于雾的分布具有明显的地域特征，同时是一种小概率事件，其形成与多种因素有关，需要深入系统研究，目前，我国学者对雾的研究已有报道，［2—9］而楚雄市在这方面研究较少。本文利用2001～2009年大雾资料，采用常用的气候主要要素的数据统计分析方法和使用线性倾向估计方法，详尽分析了楚雄市雾的气候特征及变化，以便为楚雄市雾的进一步研究、预报提供气候背景依据。

2.楚雄市雾的分析

楚雄市的雾是辐射雾，这是由辐射冷却形成的，多出现在晴朗、微风、近地面水汽比较充沛且比较稳定或有逆温存在的夜间和清晨，有明显的季节性和日变化。城市中另一种雾，烟雾是人类的活动所造成的。早晨和晚上正是供暖锅炉的高峰期，大量排放的烟尘悬浮物和汽车尾气等污染物在低气压、风小的条件下，不易扩散，与低层空气中的水汽相结合，比较容易形成烟尘 (雾)，而这种烟尘 (雾)持续时间往往较长。

2.1 楚雄市雾的日变化特征

根据楚雄站2001～2009年的雾资料，对雾日数和轻、重雾日数分别进行统计，楚雄市九年共发生雾日数233日，平均每年雾日数的25.89日;从图1中可以看出，雾日变化规律明显，楚雄市雾生成时间主要集中在07∶00～08∶00时，其中07∶00～08∶00时雾生成频率最高，为27%，其次为06∶00～07∶00时，生成频率为24%，10∶00～23∶00时以后几乎没有雾发生。辐射雾的日变化主要决定于气温的变化，因为气温日变化决定了饱和水汽压的变化，白天地面接受太阳温度较高，不利于近地层水汽凝结及逆温层形成，气温高使饱和水汽压升高，因而空气不易饱和凝结而成雾。而夜间由于地面强烈长波辐射冷却作用，近地层大气降温大于其上层大气而形成逆温层，对流弱，气温低饱和水汽压也迅速降低，水汽就可能达到饱和而凝结成雾。清晨气温达一天最低，因此也是全天雾最多出现的时刻。

楚雄市雾的消散雾的主要时段为08∶00～12∶00时，高峰时段是日出后的09∶00～10∶00时，频率为30%。这是由于日出后下垫面的增温，雾滴蒸发;风速增大，将雾吹散或抬升成云，再有就是湍流混合，水汽上传，热量下递，近地层雾滴蒸发。

图1 楚雄市雾日变化频率分布

2.1.1 楚雄市雾生消时间特征

分析楚雄市各季雾生成时间的频率分布，由表1可知，各季雾的生成时间仍有较大差异:春季雾的生成时间集中在04∶00～07∶00时，其频率最大，为33.3%;夏季生成的雾主要是轻雾，没有测得具体雾的生成时间，数字有空缺，用 “—”表示;秋季雾的生成时间集中在06∶00～07∶00时和07∶00～08∶00时，其中在07∶00～08∶00时频率最大为 33.3%;冬季雾生成时间集中在07∶00～08∶00时和08∶00～09∶00时，两时段的频率相同，都为24%，比较各季雾的生成时间频率可知，秋冬季生成时间集中。分析五年雾的生成时间变化趋势发现，秋季 (年)雾的生成时间有后延的趋势。

表1 雾生成的频率 (%)

楚雄市各季雾消散时间的频率分布，由表2可知:秋冬季的消散时间比春季晚了1～2个小时，春季雾的消散时间集中在08∶00～10∶00时，08∶00～09∶00时和09∶00～10∶00时消散的频率相等，为50%;夏季的雾是轻雾，没有测得具体雾的消散时间，数字有空缺，用“－”表示;秋季雾的消散时间主要在08∶00～11∶00时，其中10∶00～11∶00时消散频率最大，为42%;冬季雾的消散时间集中在09∶00～12∶00时，09∶00～10∶00时消散频率最大，为30%。比较各季雾的消散时间频率分布可知:春季消散时间集中。分析雾的消散时间变化趋势发现，冬季 (年)雾的消散时间有后延趋势。

表2 雾消散的频率 (%)

从生成和消散的频率可知，春、夏、秋、冬四季中各季生成的时间越早，消散的时间就越早，生成的时间越晚，消散的时间就越晚。春季生成和消散的时间大约相差1～2个时段，秋季生成和消散的时间大约相差2～3个时段，冬季生成和消散的时间大约相差3～4个时段。

2.1.2 楚雄市雾的持续时间特征

季节不同，雾持续时间也不同，因为楚雄站在2001～2009年的时间夏季是轻雾，没有测得具体雾的生消时间，数字有空缺，所以夏季雾的持续时间 “—”表示，从表3中可以看出，冬季大雾持续时间最长，秋季次之。其中12月和1月持续时间最长，平均为4个小时左右，其次分别为11月、1月，约为3个小时，6月、7月和8月是轻雾，持续时间最短，这主要是因为冬季太阳高度角低，辐射强度弱，近地逆温层不容易被破坏，利于雾的持续，而夏季日出早，太阳辐射强，近地逆温层迅速升温，过早破坏了近地逆温层，不利于雾的维持。

表3 雾持续时间 (分钟)

雾持续时间最短为28分钟，出现在2002年1月11日早上8∶35至2002年1月11日早上9∶03;雾持续时间最长为10小时02分，出现在2004年12月18日凌晨3∶15至2004年12月18日中午13∶17。

2.2 楚雄市雾的月变化特征

从图2楚雄市1—12月雾日数月际变化可以看出:楚雄市1月到9月呈“J”型特征，1—10月雾日数低于平均大雾日数，11月、12月大雾日数急剧增加。雾天气主要出现在11月、12月，占全年大雾天气的62.4%，其次为9月和1月。最多的12月份平均大雾日数就有9日;最少月份是夏季。这是因为:①秋冬季节冷空气活动频繁，冷空气过后气温下降，地面为大陆冷高压控制，天空晴好，夜间辐射降温幅度较大，易使近地层相对湿度增大，也易形成逆温层;②在大陆高压控制下，地面上的风也较弱，而风速小于3m·s－1，也是形成大雾的一个有利条件;③有些冷空气能够带来水汽，为大雾的形成提供水汽条件;④秋冬季节太阳高度角低，辐射不强，对地表水分的蒸发能力减弱，有利于保持下垫面的水分;⑤天气变冷，居民的烧煤量增加，使得空气中的烟尘增加，从而使凝结核增加，也造成了秋冬季节大雾日增多;⑥夏季冷空气活动较少，气温高，最不利于形成雾，所以雾最少。

图2 楚雄市2001—2005年1—12月大雾日数月际变化

2.3 楚雄市雾年际变化特征

从图3楚雄市雾日数变化趋势可看出:2001～2009年，楚雄市的平均雾天气日数是25.89日;最多年份是2008年，楚雄市平均雾天气日数达38日;最少年份是2009年，平均雾天气日数为8日，不到最多年份2008年的50%;2001年至2003年的连续3年楚雄市雾天数，均低于楚雄市的平均雾天数。2004年至2008年楚雄市的平均雾天气日数呈明显上升，均超过楚雄市的平均雾天气日数。但2009年因为干旱，水汽含量少，所以雾日达到最低值。

图3 楚雄市2001—2009年大雾日数变化趋势

3 楚雄和南华雾的对比分析

3.1 近30年楚雄和南华雾的年变化对比分析

由图4可见，自2010年以来，楚雄站和南华站每年出现的雾日数均在减少，但减少的幅度有所不同。南华站减少幅度明显大于楚雄站，楚雄站年雾日数从1970年的105天减少到2000年的95天，而南华站从1970年的103天减少到2000年的92天。从图1中还可以发现，1985年以前，楚雄站的年雾日数与南华站的年雾日数大致相当，1970～1985年，楚雄站多年平均雾日数为98.4天，南华站多年平均雾日数为94.1天。1985年以后，楚雄站和南华的年雾日数均有所减少，而楚雄站的虽有所减少，但变化不大。1985～2000年，楚雄站多年平均雾日数为88.86天，南华站多年平均雾日数为85.67天。由此可见，1985年后两站年雾日数出现明显差异，除了年雾日数明显减少外，雾的维持时间也大大缩短，那么楚雄站由于气候变化引起的雾日数变化则与南华站的近似。

导致楚雄 (市区)雾比南华 (郊区)雾多主要是由于楚雄城市发展带来的结果，城市化导致了城市中温度升高、空气中气溶胶浓度增大、热岛效应使夜间的水汽全年比郊区高，又因为城区风速小，这些气象要素的变化为雾的形成提高了有利条件。所以，楚雄多年平均雾日都大于南华。

3.2 楚雄和南华 (郊区)雾近十年的年变化对比分析

从表4可以看出:近十年以来楚雄市的雾日明显高与郊区南华的雾日，这和楚雄城市发展是分不开的。楚雄城区近十年的雾日大于南华县的雾日主要是由于90年代楚雄城市化带来的热岛效应，城市热岛效应最终导致了建筑群及街道的湍流加强，改变了城区动力、热力结构及其特定的污染动力扩散条件，最终引起城市中大气气溶胶浓度增多，为雾的形成提供了丰富的凝结核，此外，高大的建筑物阻挡了近地面的风，使得热力湍流作用弱、大气层结稳定使楚雄市出现雾的几率远大于南华县，而且城市中高大的建筑群减低了楚雄市近地面风速，这有利于雾的消散，使楚雄市雾持续时间延长，最终出现了楚雄市雾日高于南华县。

表4 2001～2009年楚雄市和南华县雾的年变化

图4 2001～2009年楚雄市和南华雾的年变化

3.3 近十年来楚雄和南华雾的月变化分析

表5 2001～2009年楚雄市和南华县各月平均雾的变化

图5 2001～2009年楚雄市和南华各月雾的变化

图5给出了楚雄市和南华县各月雾的变化，图5表明:楚雄市十年来各月年平均雾日都大于南华县，(除了8月份略少于南华外)。从雾的月变化来讲楚雄市一年中有两个雾季，以11月到次年1月为第一雾季，在此雾季中各月雾日皆在90天左右。春季3—5月为第二雾季。在此雾季中各月雾日皆在70日左右。它和郊区南华情况有所不同，主要表现在市区雾季长，郊区雾季短。特别是在春季郊区因风速大，空气中凝结核较少，所以雾日都比市区少。

4 雾的影响

4.1 对水平能见度的影响

雾的大小要根据水平能见度表示。所谓水平能见程度，是指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认出目标物 (黑色，大小适度)的最大水平距离;夜间则是能看到或确定出一定程度灯光的最大水平距离。

雾的能见度小于1千米，国际上统一按表6定能见度距离对大气的透明进行分类:

表6 雾的分类

雾日能见度的大小在一定程度上反映了大雾的强度变化，目前我国观测站并不观测每次大雾出现时的最小能见度，一般每天观测4次能见度，分别是在2时、8时、14时、20时进行观测，取雾日4次观测中能见度小的来统计 (如最小能见度＞1km，则按1km处理)。

从表7中可以得出:2001～2005年雾日最小能见度平均为0.42km，春、夏、秋、冬能见度分别为0.28km、1km、0.22km、0.18km，说明秋冬季雾的浓度大。这是因为楚雄市秋冬季白天温度比较高，空气中可容纳较多的水汽。但是到了夜间，温度下降了，空气中能容纳的水汽的能力减少了，因此，一部分水汽会凝结成为雾。特别在秋冬季节，由于夜长，而且出现无云风小的机会较多，地面散热较夏天更迅速，以致使地面温度急剧下降，这样就使得近地面空气中的水汽，容易在后半夜到早晨达到饱和而凝结成小水珠，形成雾。秋冬的清晨气温最低，便是雾最浓的时刻。

表7 雾日最小能见度变化 (km)

5 结论

(1)楚雄市雾的日变化:雾生成高峰期06∶00～07∶00时，其生成频率为27%;雾消散的高峰期为08∶00～10∶00时，频率为30%。

(2)楚雄市雾的月变化:雾从1月到9月平均大雾天气日数呈“U”型特征，雾天气日数主要出现在11月、12月。

(3)楚雄市雾的年际变化特征:2001年至2005年，最多年份是2004年，楚雄市平均大雾天气日数达32日;最少年份是2002年，平均大雾天气日数为14日，2005年后楚雄市雾日数呈下降趋势。

(4)楚雄市雾的时间变化特征:楚雄市秋季 (年)雾的生成时间有后延的趋势，而在冬季雾的消散有后延的趋势;冬季雾持续时间最长，秋季次之。其中12月至次年2月持续时间最长，平均为4个小时左右;6月、7月和8月是轻雾，持续时间最短。

(5)楚雄市秋冬季能见度最小，分别是0.22km、0.18km，使水平能见度降低。

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