大连市旅顺口区海雾气候特征及形成机制分析

卞若玢+杨波+赵世昌

摘要 通过整理旅顺气象观测站20年（1991—2010年）所记录的雾日资料，并对其特征加以统计和分析，揭示了海雾生成规律和形成机制，旨在对提高气象部门海雾预报的准确率有所帮助。

关键词 海雾；气候特征；形成机制；分类；成因；辽宁大连；旅顺口区

中图分类号 P426.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）12-0211-02

Abstract The fog datas of Lvshunkou Meteorological Station from 1991 to 2010 were compiled，and the statistical characteristics were analyzed in this paper. The formation regulation and mechanism were revealed to improve the accuracy of the forecast of sea fog of meteorological department.

Key words sea fog；climatic characteristics；formation mechanism；classification；cause；Dalian Liaoning；Lvshunkou District

海雾是海上和沿海地区的一种危险性天气，它对农业、航空以及海运、海洋工程、渔业生产等海上活动都有很大的影响。沿岸及海区海雾预报的准确与否，直接影响相关行业的经济效益与社会效益。旅顺口区位于辽东半岛最南端。三面被渤海、渤海海峡、黄海北部环绕，南与山东半岛隔海相望。独特的地理位置决定了旅顺口区兼有海洋性气候特征和大陆性气候特征，容易受到海雾的影响。因此，提高大雾监测水平，准确预报大雾生成和消减时段，已越来越引起气象部门预报人员的高度重视。

1 海雾的概念及其分类

海雾是洋面上低层大气中的一种水汽凝结現象。根据海雾的性质、出现的海区及季节，可以分为辐射雾、平流雾、混合雾、地形雾4类，其中又可细分为9种类型（表1）。

以旅顺口区为例，沿海地区较为常见的是平流冷却雾。平流冷却雾是由于暖气流经温度较低的洋面上空发生凝结而形成的雾，是空气大范围水平运动所致；混合雾是洋面上空的水汽含量因水滴蒸发而不断增加，当与流来的空气各自在饱和状态下混合，从而出现过饱和状态，它也是一种因大范围的空气水平运动而形成的雾。在研究海雾生成条件时，一般都是针对平流冷却雾，但观测时并未要求划分雾的种类，所以当沿海地区观测到雾时都将作为海雾进行分析。

选取旅顺口区1991—2010年共计20年气象观测站观测记录到的海雾资料进行统计分析。其中，任何出现海雾的一天，均作为1个雾日。

2 旅顺口区海雾气候特征对比分析

2.1 年变化

旅顺口区20年的海雾日数最多的年份有54 d，最少年份为14 d。旅顺由于每年雾日平均数较多，有较小的相对率。由图1可以看出，旅顺单站平均历年大雾发生日数的变化基本呈现逐年上升的趋势，并且可按2段划分。第一段（1991—1999年）的数值波动比较明显，大雾日数最高值（54 d）就出现在这一时段，同样大雾日数最低值（14 d）也出现在这一时段内，平均海雾日为37.2 d，平均差为8.55 d，相对变率为23 d；第二段（2000—2010年）在平均值以上的数值较多，或与平均值接近。这种变化可能与空气污染有关，随着现代化建设和工业的快速发展，以及机动车辆数量的不断增加，空气中颗粒物含量逐年上升。由此可见，自21世纪初以来，海雾日数持续保持在较高水平。

2.2 月变化

海雾的月变化规律较明显，主要是海水温度月际变化导致。由图2可以看出，旅顺口区2—8月每个月的海雾日数和浓度都不相近，4—7月的月平均海雾日数发生频率逐步增多，7月达到最大值8.2 d，8月后骤减，秋季海雾日数最少。海雾冬季的统计自12月至翌年2月，平均每月发生1～2次。海雾多发期为4—7月，主要有2个原因：一是环流调整的结果。旅顺口区春季环流以东风和东南风为主，有利于将高温度、高湿度的空气从海面带到近岸凝结形成海雾，当风向合适海雾就会随之向陆地蔓延，在沿海一带形成大雾。二是随着不断升高的气温，海水的蒸发量增加，沿海地区的湿度也随之增大，当冷空气过境时与暖湿空气交汇，沿海一带也极容易形成平流雾。

2.3 日变化

2.3.1 春季到夏季日变化规律。旅顺口区春季海雾大多生成在20：00—23：00和5：00—8：00这2个时间段，而最低频率是在14：00—17：00；夏季海雾大多生成在后半夜到次日早晨，生成的频率以20：00至次日8：00最高，4：00—17：00最低。分析原因：由于海上夜间温度下降相对较快，海水表面的空气湿度相对稳定，低层大气容易达到饱和，对海雾的生成提供了有利条件。日出以后，海面的气温上升很快，不利于海雾的形成和保持（图3）。

2.3.2 秋季到冬季日变化规律。相对于春季和夏季，旅顺口区秋季和冬季出现海雾的天数较少。据统计，秋、冬季旅顺海雾一般出现在5：00—8：00，有着非常明显的辐射雾特征。辐射雾主要是因为夜间地面发生辐射变冷，导致近地面的空气温度降至露点温度附近，甚至低于露点温度，空气中水汽达到饱和而凝结成了雾。辐射雾通常出现在清晨的几个小时，日出之前雾最浓，日出之后随地面气温上升逐渐消散。因此，秋、冬季旅顺口区海雾存在明显的日变化规律。

3 海雾形成的物理机制

大气层结的稳定利于海雾的形成。中国近海的雾以平流冷却雾为主，是由较暖的空气平流到洋面上冷却凝结而成。因此，海雾的生成与海水表面的温度、空气含水量、温差、大气层结稳定度以及风向、风速等有紧密联系。

3.1 海水表面温度

海面表层温度较低是产生平流冷却雾的基本要素。黄海是中国海雾发生频率最高的海域[1]，在春、夏季节，黄海海面相对是一个水温较低的区域。水温如果过高，空气的露点温度低于其下方水面的温度，空气则不容易达到饱和，也就不能凝结生成海雾。

3.2 大气中的水汽含量

当空气中水汽含量不足时，即使温度条件满足也不能形成海雾。因此，空气中水汽含量也是形成海雾的关键因素。只有当空气中的水汽压Ea大于海水表面的饱和水汽压Ew，即Ew-Ea<0時，水汽达到饱和才能发生凝结，形成雾滴。

3.3 气-海温差作用

只有大气温度（Ta）高于海表面温度（Tw）才能形成雾。因为气温高于水温，在海气相互作用下，海水表面上空将有逆温产生，水汽才能大量集聚在大气底层；若气温低于或等于海水表面温度，海面上没有逆温层阻挡，海面蒸发的水汽向上输送就会畅通，这样底层水汽不足，海雾便难以形成。

王彬华[2]总结出中国近海平流冷却雾成雾的气-海温差范围为0.5 ℃≤Ta-Tw≤3.0 ℃，而平流冷却雾可能成雾的气-海温差范围为-0.1 ℃≤Ta-Tw≤5.0 ℃，若Ta-Tw>5.0 ℃或Ta-Tw<-0.1 ℃时，一般不能形成雾。

3.4 大气稳定度特征

对大量气象资料进行分析后表明，海雾形成时，在大气层低层都存在一个逆温层或者等温层，这说明海雾是大气处于相对稳定状态下的一种凝结现象。经过资料统计显示，逆温层的顶部高度一般在500 m上下。它就像一个无形的干暖盖，阻止了低层大气向上对流发展和水汽向高层扩散，最终使水汽聚集在低部大气层中，利于海雾的形成。

3.5 风场特征

特定的风向和合适的风速是海雾生成和维持的重要因素[3]，大气稳定程度和平流输送等因素也都或多或少与风向、风速有关。如果风速太小（≤2 m/s），则不利于海雾的生成和发展；如果风速太大（≥12 m/s）时，则会导致海雾消散或升高变为低云；当风速适合（≥2 m/s或≤8m/s）时，海雾出现的频率非常高，占94%左右。南风或东南风为容易产生海雾的风向，特别是从南或东南海面吹来的暖湿空气则是形成海雾的主要有利因素。

海雾的生成并不是以上某一因子单独作用而成的，而是几个因子综合影响的结果[4]。分析和预报沿海地区海雾的成因，除了分析海雾生成的物理机制外，还要充分考虑海雾的年、月、日变化规律，这对提高海雾预报的准确率大有裨益。

4 参考文献

[1] 陈绍鑫，常美桂.关于海雾的生成探讨[J].青岛海洋大学学报，1994，24（3）：325-330.

[2] 王彬华.海雾[M].北京：海洋出版社，1983.

[3] 王彬华.中国近海海雾持续和消散问题的探讨[J].山东海洋学院学报，1980，10（2）：24-27.

[4] 阎俊岳，陈乾金，张秀芝，等.中国近海气候[M].北京：科学出版社，1993.