陸忠濤，侯士彬，周彥玲，胡本剛，侯士波

（1.大興安嶺地區氣象局,黑龍江加格達奇165000；2.友誼縣氣象局,黑龍江友誼155899）

近40 a大興安嶺冰霧氣候特征及氣象要素分析

陸忠濤1，侯士彬2，周彥玲1，胡本剛1，侯士波1

（1.大興安嶺地區氣象局,黑龍江加格達奇165000；2.友誼縣氣象局,黑龍江友誼155899）

利用1976－2015年大興安嶺6個地面氣象站40 a的氣象觀測資料，分析冰霧時空分布特征和氣象要素之間關系。分析結果發現：空間分布北多南少；時間分布具有明顯的年際、月際和日變化。年際變化呈雙峰值分布，20世紀90年代中后期和21世紀初期分別出現了峰值，冰霧減少率為4.4 d/10 a；1月出現冰晶霧次數最多；霧日變化呈單峰分布，8－9時霧發生比例最高為86%，冰霧維持時間平均7 h，最長可達19.5 h。冰霧生成與溫度、濕度、風力、溫度露點差等關系密切。冰霧出現時，日最低氣溫低于－40℃時，冰霧出現概率達到78%；相對濕度多集中在70－80%；全區平均溫度露點差為2.9℃；對應的最多風向為靜風，風力集中在0－2 m/s的范圍內。

冰霧；氣候特征；氣象要素；分析

1 引言

進入21世紀以來，我國霧、霾天氣廣受關注。幾十年來，國內眾多專家在霧方面也進行了廣泛、深入的研究，但研究的對象幾乎全部為水滴霧，而對中國最北部冰霧現象幾乎無人關注和研究。冰霧天氣的直接體現為能見度的下降和氣溫的降低，在極寒的冬季出現－40℃以下的氣溫已經是一種災害性天氣，伴有能見度極低的冰霧具有更大的危害性。氣溫越低，冰霧濃度越強，能見度越低。出現濃冰霧時，由于能見度很差，加之雪天路滑結冰，山路崎嶇，極易造成公路交通事故。另外，霧天氣發生時，北方冬季常伴隨煙幕，對人體健康有極大危害。冰霧對公路交通、民航運輸、電力、通信、生產活動、人們的日常生活和身體健康都可能造成不同程度的負面影響，因此，通過分析冰霧氣候特征及其與氣象要素的關系，可以為氣象災害風險評估和預警提供科學依據，以便冰霧發生地區的公眾和相關部門提前做好保障，以期將冰霧造成的損失降到最低。

2 定義

中國氣象局《地面氣象觀測規范》規定，霧是大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能見度小于1.0 km。

冰霧（ice-crystal fog）是由懸浮在空氣中的大量微小冰晶（可伴有過冷水滴）組成的霧，水平能見度小于1.0 km，又稱冰晶霧。冰霧出現時，伴有冰針同時加記。

3 霧與冰霧的區別

霧按其中所含的霧粒的物態來劃分，一般可分為水（滴）霧和冰霧兩類。水（滴）霧是由水滴或過冷卻水滴所組成，夏季霧出現相對濕度常為100%或接近100%。霧多為乳白色，城市工礦區的霧，也可帶土黃色或灰色。

冰霧則完全由冰晶或冰晶、過冷水滴混合組成，常見于嚴寒地區的冬季，由于近地氣層溫度很低，一般多在-40℃以下，使空氣中的水汽凝華而形成。在極寒冷的天氣里，大部分霧都含有冰晶，可呈暗灰色。同時，冰霧還是高寒地區人們鑒定極端氣溫的一種標志。

4 冰霧形成機理

形成霧的物理過程就是使近地面層大氣降溫增濕的過程。由于近地氣層溫度很低，如果霧中同時存在過冷卻水和冰晶，由于冰面飽和水汽壓比水面飽和水汽壓小，水滴就會逐漸蒸發，而水汽在冰晶上凝華使之逐漸增大，同時過冷卻水滴與冰晶接觸又會立刻凍結，結果就變成冰霧。如果霧中冰晶長得很大，就會向地面降落而使霧趨于消散。冰霧現象常在空氣干冷、無風、天空無云的夜晚和清晨出現，有時持續到中午才散去。根據降溫增濕的具體形式不同，一般將霧分為輻射霧、平流霧、蒸發霧、上坡霧、鋒面霧等，其中，最常見的是輻射霧和平流霧。

5 冰霧時空分布特征

資料統計說明：本文采用1976-2015年40 a大興安嶺6個氣象站點監測資料，僅對冬季（11-2月）冰霧的氣候特征及相關氣象要素進行分析。文中霧的記錄以20時為日界，一日內只要出現霧就記為一個霧日，一日中出現兩次也按一次統計。

5.1 冰霧空間分布特征

冰霧受局地氣候影響較大，具有明顯空間分布特征。從大興安嶺各縣（區）冰霧的年分布可看出：大興安嶺北部和中東部霧出現的次數較多，南部地區出現的次數較少。近40 a來，大興安嶺各縣區觀測到的冬季冰霧累計為836次，其中漠河出現次數最多297次，其次是呼中172次，大興安嶺南部的加格達奇最少16次。近40 a，漠河有37 a出現了冰霧，只有3 a沒有出現過冰霧，而加格達奇僅有10 a出現過冰霧。呼中2001年、呼瑪1977年冰霧出現的次數為大興安嶺的極大值，為23次/a，2000年呼中、漠河冰霧出現的次數為大興安嶺的次大值21次/a，這與氣象觀測站點所建位置有關，漠河、呼瑪氣象監測站點靠近黑龍江，而且漠河、呼中冬季氣溫在全區是最低的，因此，低溫水汽易于凝華在測站附近形成冰霧。

5.2 冰霧時間分布特征

5.2.1 冰霧的年際及年代際變化

圖1 大興安嶺冰霧的年際及年代際變化

從圖1可看出，大興安嶺冰霧在20世紀90年代中后期和21世紀初期分別出現了峰值（2001年71次/a、1994年60次/a）；2002年開始呈現下降趨勢，2005、2007年全區都沒有出現冰霧，2010-2013小幅上升。從線性趨勢分析可以看出，1976-2015年期間，大興安嶺冰霧出現次數呈現減少趨勢，減少率霧日為4.4 d/10 a。這與近年來全球變暖有關，溫度升高，水汽凝華減少，霧出現的次數減少。

5.2.2 冰霧的月際變化

從表1大興安嶺冰霧的月際變化中可以看出，大興安嶺冬季1月出現冰晶霧次數最多，占全區58%，12月次之23%。冬季，雖然空氣中水汽含量較小，但氣溫較低，水汽易于達到飽和，產生凝結作用形成冰霧。

表1 大興安嶺冰霧的月際變化

5.2.3 冰霧的日變化

從圖2可看出，冰霧具有明顯的日變化，21時－次日12時為霧的多發時段，霧的日變化呈單峰分布，其中在8－9時霧的發生比例最高，為86%，在14－20時很少出現霧。這與霧的形成條件一致,夜間地面降溫，相對濕度升高，有利于水汽凝華而成。冰霧通常在夜間或早晨形成，極少數是下午日落后就開始出現的，日出前后最濃，以后隨著氣溫升高和風速增大，冰晶不斷蒸發和擴散，霧也就由濃變淡，逐漸消失或抬升為低云。6－11時是冰霧高峰期，也是一天中最容易出現交通事故的時段。一日中冰霧消散最晚持續到17時50分（呼瑪2000年12月23日），最早15時07分開始出現（呼瑪1996年12月18日）。

圖2 大興安嶺冰霧的日變化

5.2.4 冰霧的持續時間

冰霧的維持時間差異很大，平均持續時間7 h，最長的可達19.5 h（呼瑪1976年12月25日，當時日最低氣溫－45.2℃），最短的0.3 h。這與大興安嶺的氣候背景有關，大興安嶺地處高緯，氣溫日較差大，日出后，地面氣溫上升快，相對濕度迅速下降，不利于霧的維持，因此霧的持續時間相對較短。

6 冰霧與氣象要素關系

6.1 溫度

由于大興安嶺地域廣闊，不同縣（區）溫度差別較大，現以日最低氣溫為例，對全區各縣區出現的836個冰霧個例進行統計分析。

6.1.1 平均日最低氣溫

冰霧出現時，平均日最低氣溫為－41.1℃。平均日最低氣溫除南部的加格達奇－20.0℃之外，其他縣（區）氣象站平均日最低氣溫均在－39.3－（－43.8）℃。

6.1.2 日最低氣溫極值

日最低氣溫最小值出現在漠河－49.6℃，次小值呼中－49.2℃。最大值加格達奇－5.7℃，次大值呼瑪－11.9℃。

6.1.3 冰霧與氣溫關系

冰霧出現時，日最低氣溫低于－35℃的概率達到94%；低于－40℃概率達到78%。各縣（區）具體出現霧時對應的日最低氣溫見表2。

表21976 -2015年大興安嶺日最低氣溫對應的冰霧出現概率

6.2 濕度

冰霧出現時，平均相對濕度74%，最大相對濕度為100%，最小為44%。冰霧出現時相對濕度多集中在70－80%之間，具體見表3。

表31976 -2015年大興安嶺冬季濕度對應的冰霧出現次數及百分比

6.3 飽和差

冰霧出現時，全區平均溫度露點差為2.9℃。南北差異較大，北部漠河為4.7℃,南部加格達奇為1.9℃。

6.4 風

冰霧出現時，對應的最多風向為靜風，次多風向為南風、西西南、西、南東南風向；對于山區而言，風力都集中在0－2 m/s的微風范圍內，全區風速平均為0.5 m/s，北部的漠河、呼中、呼瑪平均風速均為0 m/s，中部的塔河平均為2 m/s，新林、加格達奇平均為1 m/s。適宜的風速和偏南氣流有助于水汽輸送形成冰霧。

6.5 氣壓

冰霧出現時的氣壓平均值為978 hPa。南北氣壓差異很大，大興安嶺北部漠河平均為981 hPa，南部加格達奇為972 hPa，最低值為呼中960 hPa，最高值呼瑪1003 hPa。冰霧出現時加格達奇多為低壓或高壓前部控制，呼瑪氣壓較高。

7 小結

（1）從空間分布看，大興安嶺山區北部冰霧出現次數最多，中東部次之，南部地區最少。

（2）大興安嶺冰霧有明顯的年際及年代際的變化，呈雙峰值分布。在20世紀90年代中后期和21世紀初期分別出現了峰值，2002年開始呈現下降趨勢，2010年有小幅度回升。近40 a大興安嶺冰霧減少率霧日為4.4 d/10 a。

（3）大興安嶺冬季冰霧的月際變化，1月出現冰晶霧次數最多，占全區58%，12月次之占全區23%。

（4）冰霧具有明顯的日變化，21時－次日12時為霧的多發時段，霧的日變化呈單峰分布，其中在8－9時霧的發生比例最高為86%。冰霧出現時，平均持續時間7 h，最長的可達19.5 h，最短的0.3 h。

（5）冰霧的生成與溫度、濕度、風力、溫度露點差等關系密切。冰霧出現時日最低氣溫低于－40℃時，冰霧出現概率達到78%；相對濕度多集中在70－80%之間；冰霧出現時，全區平均溫度露點差為2.9℃；對應的最多風向為靜風，次多風向為南風、西西南、西、南東南風向，風力都集中在靜風到2 m/s的微風范圍內。

（6）由于缺乏野外設備觀測，霧的微物理結構及演變過程有待探討。

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

陸忠濤（1972－），男，河北省昌黎縣人，西南大學，本科生，工程師.