宁波舟山港海雾特征及观测站点评估

孔扬 王科 申华羽 张晶晶 涂小萍

摘 要：利用宁波舟山港2013到2018年的管控记录对港区海雾特征进行分析，发现港区自西向东具备不同的雾频分布特点。结合气象、水文观测数据，提取海雾发生时的影响因子：西部港区偏北风3m·s-1以下;中部兼具北风、南风，风速5到8m·s-1;东部风向为南到西南风或偏南风，风速5m·s-1上下。气温、海温在10到24℃之间较容易成雾，海汽温差-1到0℃为最适宜。通过公平观测评分ETS对能见度站的准确性、空测率等进行评估，并筛选出港区能见度代表站。

关键词：港口管理;海雾;影响因子;观测评估

中图分类号：U65             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）02-0108-04

宁波舟山港是名副其实的国际大港。随着港口的不断发展，海雾天气对于港口的影响日趋明显。宁波舟山港调度中心记录的管控数据表明，港区每年因海雾停工的平均时长达443小时，海雾发生较频繁的年份，港口停工时长超过600小时。海雾已经成为对港口作业时长影响最大的灾害性天气。

宁波舟山港核心港区主要位于宁波北仑到舟山定海之间，为东西向狭长区域（图1），地形复杂，海雾具有明显的局地特征，因此雾季时港口一般采取分区域、分时段管控。港口的管控区域可划分成6片，自西向东分别为：金塘大桥水域、大黄蟒以西、涂泥咀以西、峙头至涂泥咀、佛渡梅山水域、虾峙锚地及航道，图1中按顺序编为1到6区。本文以港口管控资料为基础，得出港区海雾的发生规律，并结合浮标站、气象监测站点等，对海雾发生时的天气要素进行判别，得到海雾的影响因子。最后以管控数据为基准，对分布在港区沿线的29个后向散射能见度仪进行评估，得出海雾监测代表站点。

2 资料与方法

目前港口沿岸、海岛上的前向散射能见度仪是仪器监测海雾的主要手段，不过自动监测较人工监测明显偏小[1]，且能见度仪只能对特定高度的单点进行探测，无法探知水面上的情况，因此探测结果有一定的局限性，利用陆地上的能见度仪数据对海雾进行分析会产生一定的偏差。

港口管控时，均有船只现场判断，因此可以认为反映了海雾事实，准确程度高于能见度仪。将管控数据转化为分区域、逐小时数据，提取有雾时段，即可分析1到6区海雾精细化特征。分析有雾时港区附近的气象、水文要素，即可提取海雾影响因子。管控数据与能见度站点数据做对比分析，可评估站点对其附近水域的代表性，并进一步确定监测代表站。

3 海雾特征

3.1年际变化

由2013到2018港口管控数据可知，海雾具有明显的年际变化（图2），这与前人[2，3]所述基本一致。2013年海雾长达636小时，此后三年虽有所回落，但呈现逐年递增的趋势。2017年海雾仅有218小时，对港口影响最小。各区也基本遵循年际变化的总趋势，并没有表现出明显的差异。另外，雾时的空间分布不均匀，总体东、西多中间少。

3.2月变化

图3表明，8—10月基本没有海雾发生;12月和1月，1区管控时长增多，跃居成为港区管控的高发区;其余月份虽然每个区域都有管控可能，但6区明显是管控时长最长的区域。

针对宁波、舟山地区的海雾，前人[2-4]曾以较少量的观测站点数据为依据，普遍认为春季最为高發，冬季次之。而通过对管控数据分区统计发现，海雾的月变化特征存在一定的区域差异。自西向东，1、2区雾频最高的月份反而出现在冬季（2月份），3区出现在初春（3月份），4区呈现出3月、5月的双峰结构，5区、6区则与前人描述一致，4、5月份为雾频最高时段。

4 海雾的影响因子

大雾的生消与海表温度、气温、风场等气象、水文要素有密切关系[5]。通过分析港区因雾管控时段各要素分布情况，可提取海雾的影响因子。

4.1 风力风向特征

大雾期间，东部以偏北风为主，风速3m·s-1以下;中部偏东和偏南风向逐渐增多，且风速逐渐增大，可达5到8m·s-1之间;5、6区以南到西南风为最多，其次为偏南风、南到东南风，其他风向均较少，风速多为5m·s-1上下（图4）。

结合月际分布可知，4—6月东部港区进入平流雾高发期，偏南的暖湿气流遇到较冷的海水冷却凝结成雾，导致6区海雾表现出5月峰值的单峰型。由于地形遮蔽，暖湿气流进入核心港区后减弱，因此港区平流雾自东向西减少。但西部港区在冬半年受冷空气偏北风影响，多锋面雾和辐射雾，呈现出2月份雾频最高的单峰型特征。位于过渡地带的3区则呈现出2月、5月的双峰型。

4.2 海、气温度特征

气温升高，饱和水气压随之加大，空气的相对湿度减小，将不利于成雾[2]。同样地，海表温度需处在一定的温度区间，过低、过高都不会形成雾[6]。另外，海气温差对海雾的形成有着重要作用[7]。

以海雾发生最多的6区为例进行分析。不考虑8到10月，海雾发生时，仅12月海气平均温差为正，其余多为-1到0℃。统计表明（表1），海气温差在-4.5到4.5℃之间均有可能，不过90%的情况集中在-2.2到1.3℃。气温、海温的统计数值差别不大，极值都在2到28℃，90%的范围则集中在10到24℃附近。

4.3 雨雾

当受底层暖湿系统影响，出现连续阴雨天气时，雨量不明显，但低底层相对湿度较大，会对港区能见度造成影响，形成雨雾天气。港区因雨雾管控的时间约占总管控时间的3.5%，图6显示，6月份为雨雾最高发时段，恰逢宁波地区入梅时节，4月份次之，小时雨量平均在1、2毫米。

5 观测站点评估

选取港区自建能见度站7个，气象部门能见度站22个，并对应到各港区，进行站点监测数据的代表性评估。代表性评估属于二元事件，借鉴预报评分公式，采用以下公式来评价观测代表性强弱[8]。

公平观测评分（Equitable threat score，ETS）：

空测率（False alarm ratio，FAR）：

其中，a表示观测到有雾且管制发生（准确观测），b表示观测有雾但没有管制（空测），c表示观测无雾但发生管制（漏测），d表示观测无雾且没有管制（准确观测无）。利用公式计算出各个站点的公平观测评分ETS、空测率FAR。

5.1 空测率与站点高度

由图7可知，空测率与站点高度表现出一定的相关性。海拔低的点位空测较少，能反映海面上能见度的真实状况，而高海拔站点更容易出现空测，这反映了低云对海雾观测的干扰现象。低云的云底高度可低至数十米，常常会覆盖高海拔的观测站点，却不会像海雾一样对海面上航行的船舶等造成影响。低云会使得高海拔站的能见度出现低值，产生空测现象。

5.2 代表站选取

结合历年管控数据，对29个能见度站进行公平观测评分ETS，得出站点代表性排序表。选取ETS数值大于0.18的7个站点作为港区海雾监测代表站（表2）。

6 结论

宁波舟山港大雾管控资料反映了港区范围内的海雾观测事实，是一种较为可靠的分区域海雾观测资料，为分析港区的海雾发生特点和影响因子提供了新的参考依据。通过对管控数据、气象水文监测数据的分析，得到以下结论：

（1）港区海雾的发生具有明显的年际差异和月份变化规律，且不同区域的雾频特征各异。其中，东部港区海雾最为高发，月变化表现为单峰型，4、5月份雾频最高;西部次之，同样为单峰型，2月雾频最高;中部港区海雾偏少，表现为双峰型。

（2）海雾发生时气象、水文要素具有较强的规律性，提取要素的影响因子能够较好地帮助判断海雾的生成、消散。西部港区多锋面雾、辐射雾，有雾时盛行偏北风，风速较低，一般在3m·s-1以下;中部兼具北风、南风，起雾时风速最大，在5到8m·s-1之间;东北以平流雾为主，风向多为南到西南风或偏南风，平均风速在5m·s-1上下。温度方面，海气温差-1到0℃为最适宜，低于-2.2℃或高于1.3℃均不易起雾。气温、海温成雾条件类似，在10到24℃之间，否则出现海雾的几率较低。另外，春季尤其是6月、4月是雨雾高发时段，需注意弱降水对能见度的影响。

（3）以管控數据为基准，对港区附近分布的29个能见度观测站进行评估。评估显示，高海拔站点容易受到低云影响，产生较明显的空测现象，日常业务中应加以区分，新站点的建设也需考虑观测高度对海雾的影响。公平观测评分ETS能够综合考虑站点的准确观测、空测、漏测情况等，可以作为代表站选取的依据。最终选择ETS值较高的7个站点作为港区能见度观测代表站。

参考文献：

[1]王瑞，周学东，李崇志，等.江苏省能见度的人工与自动观测差异分析.[J]气象科学，2015，35（ 2） ： 183-188.

[2]陈梅汀，王连喜，徐哲永，等. 舟山海雾特征及其对数值模式的初步订正. 气象科学， 2018， 38（1）：130-138.

[3]周福，钱艳珍，金靓，等.宁波海雾特征和预报着眼点.[J]气象， 2015，41（ 4） ： 438-446.

[4]钱之光. 宁波港海区雾的成因和特点[J]. 中国水运，2010， 10（3）：14-15.

[5] 黄彬，王皘，陆雪，等.黄渤海一次持续性大雾过程的边界层特征及生消机理分析[J].气象，2014，40（ 11） ： 1324-1337.

[6]王彬华. 海雾[M].北京： 海洋出版社，1983.

[7]孙安健，黄朝迎，张福春.海雾概论[M].北京：气 象 出 版 社， 1985： 5-15

[8]石春娥，吴照宪，邓学良，等. MM5与MM5_PAFOG模式区域雾预报效果评估比较[J]. 高原气象，2013，32（5）：1349-1359.