1961—2016年我國南方地區霧天氣的時空氣候變化特征分析

彭 超，路學勤，魯鵬飛，史 霖，宋繼萍，彭麗萍

（1.甘肅省慶陽市氣象局，甘肅 慶陽 745000；2.湖北機場集團襄陽機場公司，湖北 襄陽 441000；3.中國氣象局旱區特色農業氣象災害監測預警與風險管理重點實驗室/寧夏氣象防災減災重點實驗室/寧夏氣象服務中心，寧夏 銀川750000；4.中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089；5.甘肅省合水縣氣象局，甘肅 慶陽 745400）

近年來，隨著經濟發展的加快和城市擴大化，大氣氣溶膠的污染日益嚴重。霧天不僅容易造成交通事故，且會危害人體健康，因此，研究霧的氣候特點意義重大。我國幅員遼闊、霧區分布極不均勻、地域性明顯[1]。前人對全國范圍或單一省份或地區進行過一些研究[2-3]，對南方地區整體霧的研究還較少，而我國的霧區又主要在南方地區，因此，本文著重對我國南方地區霧的時空分布特征進行分析，為預防霧災等提供氣候背景依據。

1 資料來源

本文使用了1961—2016年的中國逐月霧日數觀測資料，來源于國家氣象信息中心整編的中國地區753站的地面觀測資料，很多科研工作者也使用過該資料進行霧方面的科學研究[4]。在處理資料的過程中，剔除了時間分布不連續的站點，最終提取出我國南方地區無缺測的278個測站資料，資料長度為56年。

2 結果分析

2.1 霧日數的空間分布特征

我國南方地區霧區在空間上分布不均勻，地域性明顯，如圖1所示。1961—2016年期間，我國南方地區霧區的高值區主要分布在四川東部、湖南、江西、福建大部及云南南部地區（40～60 d），高值區中年均霧日數在150 d以上的站點，主要有四川峨眉山（309.1 d）、福建九仙山（300.3 d）、安徽黃山（256.6 d）、湖南衡山（252.4 d）以及江西廬山（193.8 d）等，這與山地的地形密切相關。

2.2 霧日數的空間變化特征

1961—2016年期間，我國南方地區霧日數在四川西部、廣西中南部為增加趨勢，尤其是河南南部、安徽北部及云南東南部增加趨勢明顯，但在四川東部、重慶、貴州東部、湖南西部及江西東部霧日數為減少趨勢，尤其是在福建、浙江東部、云南南部及西藏東南部減少趨勢明顯。

圖1 1961—2016年我國南方地區平均霧日數的分布

2.3 霧日數的季節內變化

平均霧日的月際變化演變曲線如圖2所示，可以看出，1—6月南方地區霧日數呈下降趨勢，而7—12月呈增加趨勢。秋冬季11月至次年1月霧日最多，占全年的33.9%；春夏季5—9月霧日較少，占全年的31.5%；峰值出現在12月。就季節分布來看，冬季大霧頻率最高，其次是秋季和春季，夏季最低。

2.4 霧日數的年際變化

1961—2016年期間，我國南方地區霧日數總體上表現為先增加、后減少、再明顯增加的變化趨勢，具體為20世紀80年代初期以前為增加趨勢，80年代中期到21世紀初轉為減少趨勢，2012年后又轉為一個明顯的增加趨勢，如圖3所示。這與已有的一些研究結果一致[5]。本文研究還發現，我國南方地區霧日數在2012年后有一個非常明顯的增加趨勢，為近半個世紀中增速最快的階段，對以往的研究是一個較好的補充。MK突變檢驗后發現，在2000年左右發生了突變。

圖2 1961—2016年我國南方地區霧日數的月際變化

圖3 1961—2016年我國南方地區霧日數的年際變化

2.5 霧日數的EOF時空特征分析

利用1961—2016年南方地區278站霧日數資料，進行經驗正交函數（EOF）分解，前兩個模態通過了North的獨立性檢驗，如圖4所示。

南方地區霧日數變化的第一模態（EOF1）方差貢獻52.0%，從其空間分布（圖4中的a）可以看出，特征值大值區主要在安徽北部、兩廣大部、四川西部到云南北部一帶等地區，呈現了一致性的分布，結合其對應的時間系數，EOF1的時間系數為正（負）異常時，南方地區霧日數一致偏多（偏少）。

南方地區霧日數變化的第二模態（EOF2）方差貢獻12.0%，由空間分布（圖4中的b）結合對應的時間系數可以看出，EOF2的時間系數為正（負）異常時，表現為重慶大部到貴州湖南交界處、福建大部、西藏東南部及云南南部霧日數偏多（偏少），而云南東南部、廣西南部及安徽北部等地霧日數偏少（偏多），兩者呈現了反相關分布。

圖4 1961—2016年我國南方地區霧日數的EOF第一特征向量（a）、第二特征向量（b）空間分布

3 結論與討論

本文利用1961—2016年我國南方地區278個觀測站點的霧日數資料，分析了南方地區霧日數的空間分布、季節變化以及年際變化特征，得出以下結論：①我國南方地區霧區主要分布在四川東部、湖南、江西、福建大部及云南南部等地，但在兩廣地區大部、川西到云南北部等地區霧日數分布相對較少。霧的分布與山地地形等地理因素密切相關。②我國南方地區霧日數在四川西部、廣西中南部為增加趨勢，尤其是河南南部、安徽北部及云南東南部增加趨勢明顯。③我國南方地區霧日數有顯著的季節及季節內變化，秋冬季11月至次年1月霧日最多，占全年的33.9%；春夏季5—9月霧日較少，占全年的31.5%，峰值出現在12月。就季節分布來看，冬季大霧頻率最高，其次是秋季和春季，夏季最低。④我國南方地區霧日數總體上表現為先增加、后減少、再明顯增加的變化趨勢，具體為20世紀80年代初期以前為增加趨勢，80年代中期到21世紀初轉為減少趨勢，2012年后又轉為一個明顯的增加趨勢。⑤南方地區霧日數變化的第一模態，具有全區一致型的分布特征，時間系數為正（負）異常時，南方地區霧日數一致偏多（偏少）。第二模態表明，時間系數為正（負）異常時，表現為重慶大部到貴州湖南交界處、福建大部、西藏東南部及云南南部霧日數偏多（偏少），而云南東南部、廣西南部及安徽北部等地霧日數偏少（偏多），兩者呈現了反相關分布。