紹興地區大霧時空特征分析

周弘媛，錢卓蕾，季丹丹，周曉燕

(1.紹興市柯橋區氣象局，浙江 紹興 312100； 2.紹興市氣象局，浙江 紹興 312000)

霧天氣現象不僅給航空、航海、鐵路、公路運輸以及人們的身體健康帶來諸多不利影響，而且大霧出現時段日照時數減少、空氣濕度增加、氣溫降低、光照強度減弱，這都對植物生長發育不利，尤其在作物開花期，霧滴附著于作物的表面，易引起植物病害。近年來，大量研究關于大霧特征及其對農業生產的危害[1-4]。曹治強等[5]在研究1961—2005年中國大霧天氣氣候特征時發現，中國大部分地區霧日數表現為冬多夏少，長江中下游和黃淮地區為大霧多發區域，且年大霧日數呈波動增多的趨勢；林建等[6]研究發現，我國大霧有明顯的季節和月際變化，且在1985年前后全國大部分地區的霧日基本上都呈相反的變化趨勢，減小趨勢明顯。現有研究大多側重于研究區域性大霧的時空分布特征，未考慮全球氣候變暖對大霧的影響。本文選取紹興轄區內5個國家站1972—2017年近46 a的逐日資料，對大霧演變規律及在全球氣候變暖背景下大霧的響應機制做了研究分析，以增進對本地區大霧特征的了解，為日后開展大霧的預報預警服務工作提供理論支撐。

1 資料與方法

利用紹興轄區內5個國家氣象站(柯橋站58453、諸暨站58550、上虞站58553、新昌站58555、嵊州站58556)有記錄以來逐日的平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、大霧等天氣資料，對紹興地區大霧日數、年平均氣溫、低溫日數、年平均最低氣溫等進行分析。

線性回歸分析：設f(t)為某一變量，t為時間，建立f(t)與t的一元線性回歸。

f(t)=C0+Clt。

式中：C0、C1為回歸系數，C1值反映f(t)上升或下降的變化趨勢，其大小反映f(t)升降的速率．一般稱之為傾向率。利用回歸系數與相關系數之間的關系，可求得相關系數r，如果r通過顯著性檢驗，說明趨勢變化程度是顯著的。

2 紹興大霧的時空分布特征

2.1 空間分布特征

2.1.1 年平均大霧日數空間分布

由表1可知，紹興地區年平均大霧日空間分布差異較為明顯，總體呈現西南多東北少的分布形勢，各國家站平均年大霧日數21～42 d，其中嵊州最多41.3 d，諸暨40.9 d，其次新昌29.8 d，紹興23.6 d，上虞最少21.0 d。另外分析各國家站年大霧日數極值發現，極值分布特征與圖1相似，年大霧日數極大值為諸暨75 d(1992年)，極小值為上虞6 d(2002年)。結合紹興地形分布特點分析發現，紹興地區的大霧分布和地形存在密切關系，諸暨北向開口通道式斷陷盆地、浦陽江南北貫穿河谷盆地，嵊州、新昌四面環山中為盆地，出現大霧的幾率較高；柯橋、上虞地處平原，出現大霧的幾率較低。可見大霧天氣受地形影響較大，具有明顯的區域特征，平原大霧天氣少，盆地大霧天氣多，與金巍等[7]研究結果一致。

表1 紹興市各區縣近46 a的大霧日數情況

2.1.2 季平均大霧日數空間分布

如圖1所示，季平均大霧空間分布與年平均大霧空間分布相似。嵊州、諸暨出現的頻率最高，柯橋、新昌次之，上虞最低。同時大霧日數空間分布也存在季節變化特征(春季3—5月、夏季6—8月，秋季9—11月、冬季12—2月)，總體表現為春、夏季各地區大霧出現頻率總體相差不大，秋、冬季出現頻率相差較大。具體來看，春季各地區大霧出現頻率相差不大，均在6.0 d左右，最大嵊州9.0 d，較其他地區略高；夏季各地區大霧出現頻率均為全年最低，最小上虞1.5 d，最大嵊州6.9 d，為同時段其他地區大霧的2～5倍；秋冬季節紹興轄區內大霧出現頻率明顯增加，諸暨、嵊州大霧出現最為頻繁，平均大霧日數均超過12 d，明顯高于其他地區，最少上虞僅5.7、8.0 d。

圖1 1972—2017年紹興市各區縣大霧日數 季節分布情況

2.2 時間分布特征

2.2.1 大霧日數的年際變化

圖2為紹興轄區內5個國家站年大霧日數序列。曲線為多項式函數擬合的年大霧日數隨時間的變化趨勢。由圖可見，各地均有明顯波動趨勢，除諸暨為倒“U”曲線外，其他地區均表現為波動形。

圖2 1972—2017年紹興市各區縣年大霧日數序列

柯橋站70年代中期至80年代中期，年大霧日數較多，且為上升趨勢；80年代中期至21世紀初，年大霧日數減少趨勢明顯，21世紀10年代年大霧日數維持在較低水平；2003年年大霧日數僅8 d；21世紀10年代以來，年大霧日數又開始呈波動上升趨勢。

諸暨站1972年以來年大霧日數下降趨勢明顯，10 a遞減率達-4.9 d。具體來看，70年代至90年代初，年大霧日數呈波動上升；90年代以來，年大霧日數呈波動下降趨勢。多霧時段為20世紀70年代中期至80年代中期，年大霧日數最多為1992年75 d，是2017年(9 d)的8.3倍。

上虞站年大霧日數年際變化較劇烈，但10 a遞減率較低(-0.937 d)，且相關性較差；70年代至90年代初，年大霧日數波動上升，最大為1992年，大霧日數達38 d；1993年至21世紀初，年大霧日數波動下降，年大霧日數最低值出現在2002年(6 d)；21世紀10年代達中期以來，年大霧日數波動上升，最高值為2016年(39 d)。

新昌站70年代至80年代后期，年大霧日數波動上升；90年代初至21世紀10年代末年，大霧日數年際變化明顯，總體呈波動下降，其中1996—2000年年大霧日數異常偏高，普遍超過30 d，21世紀10年代，年大霧日數處于低谷，2010年僅10 d；21世紀10年代，年大霧日數開始回升，10年代中期以來，又進入多霧時段，最高值為2016年(56 d)。

嵊州站年大霧日數年代際下降趨勢明顯，10 a總體遞減率達-4.9 d。70年代至80年代中期，年大霧日數波動上升，最高為1983年(69 d)，80年代后期至21世紀10年代初波動下降，21世紀10年代以來，年大霧日數呈上升趨勢，2016—2017年又有所回落；其中80年代至90年代初為多霧年代，21世紀10年代維持較低水平，最低為2003年21 d。

紹興市各區縣年霧日數氣候特征參數見表2。

2.2.2 大霧日數的月際變化(季節)

圖3為1972—2017年紹興市轄區內各區縣大霧日數的月際變化。由圖可見，大霧日集中在秋冬季節，秋冬大霧日數超過全年大霧日數的2/3；春季次之，夏季最少，僅占全年的10%。同時，因地理條件等原因，紹興各區縣的大霧日數月際變化有一定差異。上虞各月大霧日數均處于最低水平，春夏季節嵊州處于最高水平，秋冬季節諸暨處于最高水平。另外月大霧日數變化最明顯的是諸暨，秋冬季節大霧出現迅速增多，秋季大霧15.2 d，冬季大霧12.8 d，分布占全年大霧日數40.9%和34.4%；而夏季大霧不足3 d，僅占全年大霧日數7.5%；嵊州變化相對最穩定，四季大霧日數分布占21.6%、16.9%、31.3%、30.2%。

表2 紹興市各區縣年霧日數氣候特征參數

圖3 1972—2017年紹興市轄區內 各區縣大霧日數的月際變化

圖4 紹興年平均氣溫、年平均最低氣溫和 年低溫日數與平均大霧日數的年際變化

3 紹興大霧對全球變暖的響應機制

為分析紹興大霧對全球變暖的響應，文本將紹興地區平均大霧日數、年平均氣溫、年平均最低氣溫和年低溫日數的時間序列進行了對比分析。由圖4可知，全球變暖下，紹興地區年平均氣溫與年平均最低氣溫均呈明顯上升趨勢，10 a上升速率分別為0.4 ℃、0.379 ℃，均通過0.1的顯著性水平檢驗。在20世紀90年代前，年平均氣溫與年平均最低氣溫均無顯著上升趨勢，但在1990年前后顯著增加，這一結果與劉小寧等[4]研究結論一致。紹興平均年低溫日數(本文年低溫日數是指日最低氣溫小于等于0 ℃的日數累計)呈波動減少趨勢，10 a減少速率達2.79 d，通過0.1顯著性水平檢驗。另外，在20世紀90年代前后低溫日數有明顯突變，之前年低溫日數相對較多，之后低溫日數相對較少。而紹興地區年平均大霧日數呈正弦分布，年大霧日數存在先增多后減少的趨勢。80年代中期至21世紀初，年大霧日數減少趨勢明顯。21世紀10年代年大霧日數維持在較低水平，21世紀10年代以來，年大霧日數又開始呈波動上升趨勢。綜合分析發現，大霧日數對全球變暖有較好的響應。20世紀90年代前，全球變化現象不明顯，年平均氣溫、年平均最低氣溫較平均值偏少，年低溫日數、年大霧日數較平均值偏多；20世紀90年代后，年平均氣溫、年平均最低氣溫升至平均值以上，年低溫日數、年大霧日數顯著減少，且年大霧日數減少明顯。通過計算紹興地區年平均氣溫、年平均最低氣溫、平均年低溫日數與大霧日數的相關系數時發現，大霧日數與平均年平均氣溫的相關系數達-0.53，負相關性較好；大霧日數與年平均最低氣溫的相關系數達中等強度負相關；大霧日數與平均年低溫日數相關系數為0.20，相關性較差。可見，年平均氣溫增加是紹興市近年來大霧日數減少的主要原因。

4 小結

紹興地區年平均大霧日空間分布差異較為明顯，總體呈現西南多、東北少的分布形勢，嵊州、諸暨年平均大霧日數最多，其次是新昌和柯橋，上虞最少。季平均大霧空間分布情況和年平均大霧空間分布情況相似。

紹興地區的年平均大霧日空間分布和地形關系密切，具有平原地區大霧天氣少、盆地大霧天氣多的特點。

紹興各區縣年大霧日數年際間具有明顯的二階趨勢變化，總體表現為在20世紀70年代到80年代初有增多趨勢，80年代中期之后有明顯的減少趨勢。

大霧日集中在秋冬季節，秋冬大霧日數超過全年大霧日數的2/3，春季次之，夏季最少，僅占全年的10%。大霧月際變化表現為明顯的正態分布，峰值出現在秋冬季，低谷出現在夏季。

大霧日數對全球變暖有較好的響應，年平均氣溫與年大霧日數相關性較好。