气象条件对安徽大别山区冬季雾影响分析

丁建隆，马建国，汪海欧，温晶磊

(1.安徽省金寨县气象局，安徽 金寨 237300；2.安徽省六安市气象局，安徽 六安 237011)

1 引言

随着社会经济不断发展，雾对交通、工农业生产、社会管理等影响越来越突出[1～3]。因此，认识了解大雾的发生变化规律，对于防止大雾引起的灾害有重要意义[4]。我国大雾在不同地理环境下，气候特征有明显差异，总体上呈东南部多西北部少的特点[5]，而对于区域性雾，既与天气环流背景变化有关，也跟地形、地貌有一定关系[6～8]。过去十几年，国内学者们对我国不同地区不同时段大雾特征进行了许多研究，包括有雾日评估[9]，雾日与温湿间的关系[10]，以及地区性雾的时空分布特征等[11，12]。

近年来，有学者对安徽大雾气候特征进行了研究。邓学良等[13]研究发现安徽雾日数不断减少，空间分布不均。魏葳等[14]研究马鞍山地区大雾的气候特征，结果为冬半年雾日多于夏半年。卢春婷等[15]统计分析了阜阳雾日气候变化特征，发现年平均雾日呈现出东多西少，并有明显上升趋势。王学军[16]对比分析九华山与平地雾气候特征，认为山区雾年际变化较大，并逐年递减，而平地雾逐年递增。以上在安徽大雾的气候特征研究方面，取得了许多成果，但对于安徽大别山地区冬季大雾与气象条件关系研究较为缺乏。本文利用安徽大别山地区地面气象观测历史资料，对该地冬季大雾的气候特征和气象因子进行分析，为当地气象服务提供参考。

2 资料与方法

本文所用资料来自安徽大别山地区7个地面气象观测站(图1)1980～2014年冬季(12月至次年2月)地面逐日观测资料，包括人工能见度、气温、相对湿度、气压、风向、风速，地面温度等，以及水平分辨率为2.5°×2.5°的NCEP/NCAR高空再分析资料(高度场、气压场、风场、相对湿度场等)。采用气象统计方法研究冬季雾生成规律，并对其大气环流特征进行合成分析。

图1 地面气象观测站点分布

3 结果与分析

3.1 雾日时空变化特征

本文用安徽大别山地区站点资料对雾日变化进行分析，从年冬季雾日变化看(图2)，大雾异常多年为1992年和2013年，7个测站平均雾日为9.9 d，其次为1990年(9.3 d)，再次为2000年(9.1 d)；7个测站平均雾日不足3 d的少雾年为2010年(1.0 d)、1983年(2.1 d)和1982年(2.6 d)；冬季各月雾日分布中，雾日出现在1月最多，发生频率占总数的38.0%。从地区差异来看，岳西和霍山雾日累计出现较多。

图2 1980～2014年各站冬季雾日变化

由不同年代各站年均雾日可以看出(图3)，各站冬季年均雾日数分布不均匀，大雾的发生具有地域性特点，总体上呈现出“中部高南北低”的分布特征。2010年前存在两个明显的高值区，分别是岳西和霍山，冬季年均雾日数7 d以上，2010～2014年霍山冬季雾日仍较多，六安次之，岳西偏少。

图3 1980～2014年冬季各站年均雾日年代际分布

从各站来看，20世纪80年代除了霍山、岳西的雾日数较多以外，六安也是一个明显的高值区，可能六安市在80年代成立初期，城市发展对当地雾的形成有促进作用[21]。20世纪90年代和20世纪初年代各站雾日数的分布特征基本一致，结合图1，可以发现雾日的分布特征与地形有明显的关系，具体表现为山地多的岳西、霍山、金寨年冬季雾日偏多，六安市受城市小气候的影响雾日数也较高，而大别山区南部的潜山、太湖和宿松雾日数偏少。因此，地形和地理环境是影响安徽大别山区雾发生的重要因素之一，安徽大别山腹地是冬季雾的易发地。

3.2 冬季晨雾气象要素分析

大雾是一种局地性很强的天气现象，大雾形成的主要条件是大气中要有丰富水汽、近地面大气层结稳定或辐射降温等[22]。因此分析大雾与气象要素的关系，有助于进一步了解大雾形成的物理条件。

本文选取处在大别山腹地及相近的5个测站为代表站(金寨、霍山、岳西、潜山、太湖)，对冬季雾按不同能见度等级划分(0.5 km≤能见度(V)<1.0 km为大雾，0.2 km≤能见度(V)<0.5 km为浓雾，能见度(V)<0.2 km为强浓雾)。根据雾强度划分，得出大别山区冬季08时不同强度雾出现次数分布(图4)，1980～2014年冬季晨雾出现次数最多的是岳西320次，其次是霍山213次，金寨110次，潜山和太湖次数接近，分别是82次和66次。从不同测站来看，除了太湖，其他站能见度越大，出现次数越多。

图4 1980～2014年冬季不同强度雾出现次数

表1给出了安徽大别山地区冬季晨雾气象要素值分布，可以看出各个测站的海平面气压值多在1010～1035 hPa之间，说明冬季雾发生地面多受高压或弱高压控制。出现晨雾的气温均在15 ℃以下，温差最大是霍山-10.9～11.4 ℃，最小的是潜山-2.9～10.3 ℃，各测站的露点温度和气温情况分布一致，气温和地面温度差在-6.4 ℃到5.8 ℃之间，范围最大的霍山-4.6～5.8 ℃，最小的太湖-2.6～1.5 ℃，95%以上的大雾相对湿度在90%以上，部分相对湿度未达到或接近100%，主要是在高湿环境下的仪器测量误差所致。另外，大雾发生时的平均风速金寨和霍山在3.0 m/s以下，岳西、潜山和太湖的平均风速在4.0 m/s以下，各站风速都很小。

表1 1980～2014年冬季08时雾气象要素值分布

3.3 冬季晨雾高空天气形势

为了研究安徽大别山区冬季早晨大雾发生时的天气形势，本文统计出了1980～2014年冬季08时3站及以上同时观测到雾日期，根据92次区域性雾的发生时间，由前一日20时至当日08时高空实况图，主要以500 hPa位势高度场形势为依据，将出现大雾的高空天气形势分为4种类型(表2)，分别是槽后西北气流型(NW)，槽前西南气流型(SW)，高空槽过境型(SW-NW)，西北转平直气流型(NW-W)4类。

表2 1980～2014年冬季晨雾天气形势分类

3.3.1 槽前西南气流型

测站08时雾出现的前一日20时至当日08时高空500 hPa均为槽前西南气流控制，该天气形势共出现25次。从槽前西南气流型高低空天气形势(图5)可以看出，500 hPa槽的位置多处于我国河套地区至西南一带，距离安徽大别山区较远。晨雾发生时，安徽大别山区上空700 hPa垂直速度均在-0.2 Pa/s到0.2 Pa/s之间，而多次平均上，20时和08时700 hPa为弱的正速度，08时从我国西南到江淮地区由负到正。850 hPa风场上，我国西南区域有气旋性切变，安徽大别山区上空为弱的偏西气流。近地面925 hPa相对湿度从西南到安徽境内逐渐减小，20时和08时相对湿度在75%左右，海平面气压值在1020～1025 hPa，安徽大别山区处在北部高压底部均压场中。

图5 槽前西南气流型天气形势

3.3.2 槽后西北气流型

测站08时雾出现的前一日20时至当日08时高空500 hPa均为槽后西北气流控制。晨雾发生的槽后西北气流型出现最多，共有32次，占所有类型总数的34.8%，其中3站雾时出现17次，4站有雾时8次，4站以上有雾时7次。根据槽后西北气流型天气形势(图6)，安徽大别山区处在700 hPa正速度区，有弱下沉运动，850 hPa低空有西北气流，925 hPa大气相对湿度不足65%，850 hPa和925 hPa与地面层间存在逆温，海平面气压场上，一般处于西西伯利亚或蒙古高压底部，北方有弱冷空气扩散南下，天气形势较稳定，此种天气条件产生的雾常为辐射雾。

图6 槽后西北气流型天气形势(08时)

3.3.3 高空槽过境型

高空槽过境天气形势出现了22次，通常伴有弱降水天气。测站08时雾出现的前一日20时500 hPa有高空槽(图7)，高空槽位置在华北到江汉一带，安徽大别山区处在高空槽前，08时高空槽移至我国华东东部，安徽大别山区高空转为槽后西北气流控制。同时，前24 h内低空850 hPa由弱西南气流转为偏西气流，再由偏西气流转为西北气流。随着高空系统向东移动，700 hPa垂直速度场中的正负速度区东移，安徽大别区上空也由负速度区逐渐转成正速度中心，垂直速度超过0.2 Pa/s。近地面低层，20时925 hPa相对湿度达到80%左右，08时湿区东移南下，相对湿度降低至70%左右，20～08时海平面气压增大，08时蒙古西部冷高压向南推进，说明有弱的冷空气活动。

图7 高空槽过境型天气形势

3.3.4 西北转平直气流型

高空西北气流转平直气流型相比其他三种类型发生最少，出现13次。此天气形势下(图8)，雾出现前一日20时高空500 hPa为弱脊前西北气流控制，雾日08时高空500 hPa转为西南或西风气流，低空四川至重庆有气旋式切变，安徽大别山区位于切变系。统的东部和垂直运动上升、下沉区过渡地带，垂直速度为0～0.2 Pa/s，海平面气压场与呈西高东低分布此类天气形势下，雾日当天地面实况为弱降水或降水前期的阴沉天气。

图8 西北转平直气流型天气形势

4 结论与讨论

本文利用安徽大别山区1980～2014年气象资料，分析了安徽大别山区冬季大雾的时空分布特征及气象要素对雾产生的影响，结论如下。

(1)安徽大别山区冬季雾日时间上整体变化幅度不明显，但波动频繁，年际变化大，存在高低值交替出现的规律；冬季雾日空间分布上，各地雾日数分布不均，表现出“中部高南北低”特征。

(2)安徽大别山区晨雾发生时，测站海平面气压值在1010～1035 hPa，气温在15 ℃以下，露点温度和气温范围相近，而平均风速在4.0 m/s以下，以静风为主。雾发生时无明显的地面主导风向；测站12 h一般为负变温。

(3)通过对1980～2014年安徽大别山区冬季地面气象观测站出现大雾天气时高空天气形势分析，建立了槽后西北气流型，槽前西南气流型，高空槽过境型，西北转平直气流型4类，其中，槽后西北气流型出现最多，槽前西南气流型和高空槽过境型接近，西北转平直气流型较少出现。

(4)从不同类型的天气形势看，安徽大别山区大雾出现时的海平面气压场通常为西高东低形势，安徽大别山区常处在我国北方高压底部或均压场内。槽后西北气流型天气一般少云，低层有逆温，夜间地面辐射降温明显；高空槽过境型大雾通常出现在测站降水逐渐停止天气即将转好过程中，其他两类大雾发生当日一般天气阴沉或有弱降水。

本文对安徽省大别山区冬季大雾时空分布规律及环流特征进行了初步探讨，由于研究区域处于南北气候过渡地带，地形地貌复杂，雾的局地性很强，测站所在地不能完全代表地区性雾的发生。近年，随着观测设备发展和测站密度的增加，传统的人工观测被替代，研究方法在新的观测资料中得出的结论可能有一定差异。