近40 a大兴安岭冰雾气候特征及气象要素分析

陆忠涛，侯士彬，周彦玲，胡本刚，侯士波

（1.大兴安岭地区气象局,黑龙江加格达奇165000；2.友谊县气象局,黑龙江友谊155899）

近40 a大兴安岭冰雾气候特征及气象要素分析

陆忠涛1，侯士彬2，周彦玲1，胡本刚1，侯士波1

（1.大兴安岭地区气象局,黑龙江加格达奇165000；2.友谊县气象局,黑龙江友谊155899）

利用1976－2015年大兴安岭6个地面气象站40 a的气象观测资料，分析冰雾时空分布特征和气象要素之间关系。分析结果发现：空间分布北多南少；时间分布具有明显的年际、月际和日变化。年际变化呈双峰值分布，20世纪90年代中后期和21世纪初期分别出现了峰值，冰雾减少率为4.4 d/10 a；1月出现冰晶雾次数最多；雾日变化呈单峰分布，8－9时雾发生比例最高为86%，冰雾维持时间平均7 h，最长可达19.5 h。冰雾生成与温度、湿度、风力、温度露点差等关系密切。冰雾出现时，日最低气温低于－40℃时，冰雾出现概率达到78%；相对湿度多集中在70－80%；全区平均温度露点差为2.9℃；对应的最多风向为静风，风力集中在0－2 m/s的范围内。

冰雾；气候特征；气象要素；分析

1 引言

进入21世纪以来，我国雾、霾天气广受关注。几十年来，国内众多专家在雾方面也进行了广泛、深入的研究，但研究的对象几乎全部为水滴雾，而对中国最北部冰雾现象几乎无人关注和研究。冰雾天气的直接体现为能见度的下降和气温的降低，在极寒的冬季出现－40℃以下的气温已经是一种灾害性天气，伴有能见度极低的冰雾具有更大的危害性。气温越低，冰雾浓度越强，能见度越低。出现浓冰雾时，由于能见度很差，加之雪天路滑结冰，山路崎岖，极易造成公路交通事故。另外，雾天气发生时，北方冬季常伴随烟幕，对人体健康有极大危害。冰雾对公路交通、民航运输、电力、通信、生产活动、人们的日常生活和身体健康都可能造成不同程度的负面影响，因此，通过分析冰雾气候特征及其与气象要素的关系，可以为气象灾害风险评估和预警提供科学依据，以便冰雾发生地区的公众和相关部门提前做好保障，以期将冰雾造成的损失降到最低。

2 定义

中国气象局《地面气象观测规范》规定，雾是大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能见度小于1.0 km。

冰雾（ice-crystal fog）是由悬浮在空气中的大量微小冰晶（可伴有过冷水滴）组成的雾，水平能见度小于1.0 km，又称冰晶雾。冰雾出现时，伴有冰针同时加记。

3 雾与冰雾的区别

雾按其中所含的雾粒的物态来划分，一般可分为水（滴）雾和冰雾两类。水（滴）雾是由水滴或过冷却水滴所组成，夏季雾出现相对湿度常为100%或接近100%。雾多为乳白色，城市工矿区的雾，也可带土黄色或灰色。

冰雾则完全由冰晶或冰晶、过冷水滴混合组成，常见于严寒地区的冬季，由于近地气层温度很低，一般多在-40℃以下，使空气中的水汽凝华而形成。在极寒冷的天气里，大部分雾都含有冰晶，可呈暗灰色。同时，冰雾还是高寒地区人们鉴定极端气温的一种标志。

4 冰雾形成机理

形成雾的物理过程就是使近地面层大气降温增湿的过程。由于近地气层温度很低，如果雾中同时存在过冷却水和冰晶，由于冰面饱和水汽压比水面饱和水汽压小，水滴就会逐渐蒸发，而水汽在冰晶上凝华使之逐渐增大，同时过冷却水滴与冰晶接触又会立刻冻结，结果就变成冰雾。如果雾中冰晶长得很大，就会向地面降落而使雾趋于消散。冰雾现象常在空气干冷、无风、天空无云的夜晚和清晨出现，有时持续到中午才散去。根据降温增湿的具体形式不同，一般将雾分为辐射雾、平流雾、蒸发雾、上坡雾、锋面雾等，其中，最常见的是辐射雾和平流雾。

5 冰雾时空分布特征

资料统计说明：本文采用1976-2015年40 a大兴安岭6个气象站点监测资料，仅对冬季（11-2月）冰雾的气候特征及相关气象要素进行分析。文中雾的记录以20时为日界，一日内只要出现雾就记为一个雾日，一日中出现两次也按一次统计。

5.1 冰雾空间分布特征

冰雾受局地气候影响较大，具有明显空间分布特征。从大兴安岭各县（区）冰雾的年分布可看出：大兴安岭北部和中东部雾出现的次数较多，南部地区出现的次数较少。近40 a来，大兴安岭各县区观测到的冬季冰雾累计为836次，其中漠河出现次数最多297次，其次是呼中172次，大兴安岭南部的加格达奇最少16次。近40 a，漠河有37 a出现了冰雾，只有3 a没有出现过冰雾，而加格达奇仅有10 a出现过冰雾。呼中2001年、呼玛1977年冰雾出现的次数为大兴安岭的极大值，为23次/a，2000年呼中、漠河冰雾出现的次数为大兴安岭的次大值21次/a，这与气象观测站点所建位置有关，漠河、呼玛气象监测站点靠近黑龙江，而且漠河、呼中冬季气温在全区是最低的，因此，低温水汽易于凝华在测站附近形成冰雾。

5.2 冰雾时间分布特征

5.2.1 冰雾的年际及年代际变化

图1 大兴安岭冰雾的年际及年代际变化

从图1可看出，大兴安岭冰雾在20世纪90年代中后期和21世纪初期分别出现了峰值（2001年71次/a、1994年60次/a）；2002年开始呈现下降趋势，2005、2007年全区都没有出现冰雾，2010-2013小幅上升。从线性趋势分析可以看出，1976-2015年期间，大兴安岭冰雾出现次数呈现减少趋势，减少率雾日为4.4 d/10 a。这与近年来全球变暖有关，温度升高，水汽凝华减少，雾出现的次数减少。

5.2.2 冰雾的月际变化

从表1大兴安岭冰雾的月际变化中可以看出，大兴安岭冬季1月出现冰晶雾次数最多，占全区58%，12月次之23%。冬季，虽然空气中水汽含量较小，但气温较低，水汽易于达到饱和，产生凝结作用形成冰雾。

表1 大兴安岭冰雾的月际变化

5.2.3 冰雾的日变化

从图2可看出，冰雾具有明显的日变化，21时－次日12时为雾的多发时段，雾的日变化呈单峰分布，其中在8－9时雾的发生比例最高，为86%，在14－20时很少出现雾。这与雾的形成条件一致,夜间地面降温，相对湿度升高，有利于水汽凝华而成。冰雾通常在夜间或早晨形成，极少数是下午日落后就开始出现的，日出前后最浓，以后随着气温升高和风速增大，冰晶不断蒸发和扩散，雾也就由浓变淡，逐渐消失或抬升为低云。6－11时是冰雾高峰期，也是一天中最容易出现交通事故的时段。一日中冰雾消散最晚持续到17时50分（呼玛2000年12月23日），最早15时07分开始出现（呼玛1996年12月18日）。

图2 大兴安岭冰雾的日变化

5.2.4 冰雾的持续时间

冰雾的维持时间差异很大，平均持续时间7 h，最长的可达19.5 h（呼玛1976年12月25日，当时日最低气温－45.2℃），最短的0.3 h。这与大兴安岭的气候背景有关，大兴安岭地处高纬，气温日较差大，日出后，地面气温上升快，相对湿度迅速下降，不利于雾的维持，因此雾的持续时间相对较短。

6 冰雾与气象要素关系

6.1 温度

由于大兴安岭地域广阔，不同县（区）温度差别较大，现以日最低气温为例，对全区各县区出现的836个冰雾个例进行统计分析。

6.1.1 平均日最低气温

冰雾出现时，平均日最低气温为－41.1℃。平均日最低气温除南部的加格达奇－20.0℃之外，其他县（区）气象站平均日最低气温均在－39.3－（－43.8）℃。

6.1.2 日最低气温极值

日最低气温最小值出现在漠河－49.6℃，次小值呼中－49.2℃。最大值加格达奇－5.7℃，次大值呼玛－11.9℃。

6.1.3 冰雾与气温关系

冰雾出现时，日最低气温低于－35℃的概率达到94%；低于－40℃概率达到78%。各县（区）具体出现雾时对应的日最低气温见表2。

表21976 -2015年大兴安岭日最低气温对应的冰雾出现概率

6.2 湿度

冰雾出现时，平均相对湿度74%，最大相对湿度为100%，最小为44%。冰雾出现时相对湿度多集中在70－80%之间，具体见表3。

表31976 -2015年大兴安岭冬季湿度对应的冰雾出现次数及百分比

6.3 饱和差

冰雾出现时，全区平均温度露点差为2.9℃。南北差异较大，北部漠河为4.7℃,南部加格达奇为1.9℃。

6.4 风

冰雾出现时，对应的最多风向为静风，次多风向为南风、西西南、西、南东南风向；对于山区而言，风力都集中在0－2 m/s的微风范围内，全区风速平均为0.5 m/s，北部的漠河、呼中、呼玛平均风速均为0 m/s，中部的塔河平均为2 m/s，新林、加格达奇平均为1 m/s。适宜的风速和偏南气流有助于水汽输送形成冰雾。

6.5 气压

冰雾出现时的气压平均值为978 hPa。南北气压差异很大，大兴安岭北部漠河平均为981 hPa，南部加格达奇为972 hPa，最低值为呼中960 hPa，最高值呼玛1003 hPa。冰雾出现时加格达奇多为低压或高压前部控制，呼玛气压较高。

7 小结

（1）从空间分布看，大兴安岭山区北部冰雾出现次数最多，中东部次之，南部地区最少。

（2）大兴安岭冰雾有明显的年际及年代际的变化，呈双峰值分布。在20世纪90年代中后期和21世纪初期分别出现了峰值，2002年开始呈现下降趋势，2010年有小幅度回升。近40 a大兴安岭冰雾减少率雾日为4.4 d/10 a。

（3）大兴安岭冬季冰雾的月际变化，1月出现冰晶雾次数最多，占全区58%，12月次之占全区23%。

（4）冰雾具有明显的日变化，21时－次日12时为雾的多发时段，雾的日变化呈单峰分布，其中在8－9时雾的发生比例最高为86%。冰雾出现时，平均持续时间7 h，最长的可达19.5 h，最短的0.3 h。

（5）冰雾的生成与温度、湿度、风力、温度露点差等关系密切。冰雾出现时日最低气温低于－40℃时，冰雾出现概率达到78%；相对湿度多集中在70－80%之间；冰雾出现时，全区平均温度露点差为2.9℃；对应的最多风向为静风，次多风向为南风、西西南、西、南东南风向，风力都集中在静风到2 m/s的微风范围内。

（6）由于缺乏野外设备观测，雾的微物理结构及演变过程有待探讨。

Climatic characteristics and meteorological factors analysis of ice Fog in Daxing’anling in recent 40 years

LU Zhong－tao1,HOU Shi－bin2,ZHOU Yan－ling1,HU Ben－gang1,HOU Shi－bo1
（1.Daxinganling Regional Meteorological Bureau,Heilongjiang Jiagedaqi 165000; 2.Youyi county meteorological bureau,Heilongjiang Youyi 155899）

Based on the meteorological observation data of six ground meteorological stations in Daxing'anling from 1976 to 2015,the relationship between temporal and spatial distribution of ice fog and meteorological factors was analyzed.The results show that,the spatial distribution is more in northern China and less in South;the temporal distribution has obvious inter－annual,monthly and diurnal variations.The inter－annual variability showed a double peak distribution,and peaked in the middle and late 1990s and the beginning of the 21st century,respectively.The reduction rate of the fog was 4.4 d/10 a.;In January the ice fog appear most;fog days variation showed a unimodal distribution,the highest proportion of 8－9 when the fog occurrence is 86%,the average pogonip maintenance time is 7 h,up to 19.5 h..Ice fog generation has close relationship with temperature, humidity,wind and temperature dew point.When the pogonip appears,if the daily minimum temperature lower than－40 DEG C,pogonip probability reached 78%;the relative humidity is concentrated at 70－80%;the average temperature difference is 2.9℃;the maximum wind direction is Static wind and the speed isconcentrated in the range of 0－2 m/s.

Ice fog;climatic characteristics;meteorological elements

P426.4+3

A

1002－252X（2017）02－0004－03

2017－3－1

陆忠涛（1972－），男，河北省昌黎县人，西南大学，本科生，工程师.