海拉爾1951年～2005年霧的變化特征分析

王 芳

(海拉爾區(qū)氣象局，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008)

霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)，是近地層空氣中水汽凝結(jié)(凝華)的產(chǎn)物，其直徑一般不超過50μm，平均在10μm左右。這些水滴對(duì)可見光有強(qiáng)烈的散射作用，嚴(yán)重降低空氣的透明度，使能見度惡化，因而造成視程障礙，不僅嚴(yán)重影響交通安全，而且給人民生活和身體健康帶來影響，是一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象[1]。海拉爾區(qū)位于中國內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，大興安嶺西麓的低山丘陵和呼倫貝爾高平原的結(jié)合帶上。霧與生態(tài)環(huán)境關(guān)系密切，研究霧可為保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)[3]。

資料：選取海拉爾國家基準(zhǔn)氣候站1951年～2005年近五十五年地面氣象觀測資料，一天中只要有霧的現(xiàn)象記錄則定義為一個(gè)霧日。冬季(11月～次年3月)為冰霧日。

定義：中國氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》規(guī)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1.0km。冰霧，又稱冰晶霧，在極嚴(yán)寒的天氣里(氣溫在-20℃以下)，大部分霧都含有冰晶，可呈暗灰色。高緯度地區(qū)出現(xiàn)冰晶霧也記為霧[2]。

1 霧的變化特征分析

1.1 霧的年際變化特征

圖1 1951年～2005年霧年際變化

從海拉爾地區(qū)1951年～2005年霧的變化曲線(見圖1)可以看出，霧日的年際變化較大，年平均霧日為7.4d，1981年霧日達(dá)到最多18d，而1994年、2004年僅為1d。海拉爾地區(qū)霧日總體變化呈下降趨勢，傾向率為-1.19d/10a。按照年代劃分，1951年～1960年平均霧日為10.1d，1961年～1970年平均霧日為8.7d，1971年～1980年平均霧日為8.5d，1981年～1990年平均霧日為7.2d，1991年～2000年平均霧日為4.5d。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明：20世紀(jì)50年代～70年代均高于年平均霧日，20世紀(jì)80年代開始，霧日明顯減少。20世紀(jì)60年代是海拉爾地區(qū)霧日出現(xiàn)的高峰期，但是歷年來霧日最多卻出現(xiàn)在1981年。

海拉爾地區(qū)霧日數(shù)年代變化呈增多-減少的變化。20世紀(jì)50年代～70年代霧日數(shù)平均值均為正距平，20世紀(jì)80年代和90年代霧日數(shù)平均值均為負(fù)距平，總體趨勢是隨年代的推移逐漸減少。

1.2 冰霧的年際變化特征

近五十五年來，冬季觀測到的冰霧共計(jì)出現(xiàn)182次，從(見圖2)可以看出，冰霧日的年際變化較大，從線性趨勢分析海拉爾地區(qū)冰霧日數(shù)呈上升趨勢。在1981年和1973年出現(xiàn)峰值14d和11d，而1955年、1968年、1969年、1976年、1985年、1993年、1994年未出現(xiàn)冰霧。1951年～1960年冰霧日數(shù)為26d，1961年～1970年冰霧日數(shù)為30d，1971年～1980年冰霧日數(shù)為43d，1981年～1990年冰霧日數(shù)為40d，1991年～2000年冰霧日數(shù)為21d。

圖2 1951年～2005年冰霧年際變化

1.3 霧的季節(jié)變化特征

海拉爾地區(qū)霧日季節(jié)分布不均勻性更加明顯，由于冬季出現(xiàn)持續(xù)低溫時(shí)會(huì)出現(xiàn)“冰霧”現(xiàn)象，因此冬季(11月～次年3月)為最多，占44.1%；春季(4月～5月)最少，僅5.8%；夏季(6月～8月)占34.5%，處在第二位；秋季(9月～10月)占15.5%，位列第三。

海拉爾區(qū)地方冰霧在冬季(11月-次年3月)各月均出現(xiàn)過，12月和1月出現(xiàn)日數(shù)最多為46d，占冬季霧日數(shù)的25.3%；11月出現(xiàn)日數(shù)最少為22d，占冬季霧日數(shù)的12.1%。

1.4 霧的月變化特征

海拉爾地區(qū)霧的月變化特征比較有規(guī)律，月霧日呈“減少—增多—減少”階段性變化特征，峰值出現(xiàn)在夏季8月，為78d；谷值出現(xiàn)在春季5月份，為9d。霧日數(shù)呈冬夏多、春秋少的特征。8月份最多占總霧日數(shù)18.9%，1月和12月次之，占總霧日數(shù)11.4%和10.9%，5月份最少占總霧日數(shù)2.2%。

1.5 霧的日變化特征

海拉爾地區(qū)夏季出現(xiàn)的霧以輻射霧為主，其形成的主要原因是在日落后氣溫下降，天氣晴好，地面的熱氣輻射至天空里，冷卻后的地面冷凝了附近的空氣，在濕度條件具備的情況下形成。出現(xiàn)的時(shí)段主要在夜間到早上(22時(shí)～10時(shí))，6時(shí)出現(xiàn)的頻率最高。日出后，地面溫度增加，近地層氣溫迅速回升，霧開始消散，其余時(shí)間出現(xiàn)的頻率較低。冰霧現(xiàn)象常在空氣干冷、無風(fēng)、天空無云的夜晚和清晨出現(xiàn)，有時(shí)持續(xù)到中午才散去[4]。

1.6 霧的持續(xù)時(shí)間

從霧的持續(xù)時(shí)間看，將持續(xù)時(shí)間劃分為6個(gè)等級(jí)：0

表1 霧的持續(xù)時(shí)間及頻率

1.7 霧與相對(duì)濕度關(guān)系

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析氣象資料可知，隨著相對(duì)濕度地增加，霧發(fā)生的頻率也相應(yīng)地增加，當(dāng)相對(duì)濕度超過90%時(shí)發(fā)生霧的可能性最大。霧發(fā)生日數(shù)與相對(duì)濕度是正相關(guān)關(guān)系(系數(shù)0.092537)。也就是，當(dāng)相對(duì)濕度上升時(shí)會(huì)引起大霧發(fā)生日數(shù)的上升，而當(dāng)相對(duì)濕度下降時(shí)大霧發(fā)生日數(shù)也會(huì)相應(yīng)地減少。

2 霧的成因分析

由于霧的形成與水汽條件和降溫有關(guān)，所以有利于霧的形成有兩個(gè)基本條件，即增加近地層空氣中的水汽含量和冷卻降溫幅度超過溫度露點(diǎn)差。增加水汽含量的過程：①水汽的水平輸送和垂直輸送；②下墊面和雨滴的蒸發(fā)。降低空氣溫度的物理方式除由空氣垂直運(yùn)動(dòng)而引起的絕熱膨脹冷卻外，還有輻射冷卻、平流冷卻、接觸冷卻和湍流冷卻。這些不同的冷卻方式和增濕過程，通過不同的天氣形勢和影響系統(tǒng)在大氣運(yùn)動(dòng)、變化中體現(xiàn)出來，形成天氣現(xiàn)象。強(qiáng)度不同的霧，單位體積空氣中所含的霧滴密度不同，密度越大，霧越濃，水平能見度越差。反之密度小，能見度的惡化程度就低[1]。

3 結(jié)束語

①海拉爾地區(qū)近五十五年霧日總體變化呈下降趨勢，傾向率為-1.19d/10a，平均霧日為7.4d。②冬季冰霧日數(shù)呈上升趨勢。1981年和1973年出現(xiàn)峰值14d和11d。③霧的季節(jié)變化，由于冬季出現(xiàn)持續(xù)低溫時(shí)會(huì)出現(xiàn)“冰霧”現(xiàn)象，因此冬季日數(shù)最多，春季最少，夏季處在第二位，秋季位列第三。④霧的月變化呈“減少—增多—減少”階段性變化特征，峰值出現(xiàn)在夏季8月，為78d；谷值出現(xiàn)在春季5月份，為9d。⑤霧的日變化多為輻射霧，出現(xiàn)的時(shí)段主要在夜間到早上(22時(shí)～10時(shí))，6時(shí)出現(xiàn)的頻率最高，其余時(shí)間出現(xiàn)的頻率較低。⑥霧持續(xù)時(shí)間最多的為1≤t<3h，發(fā)生頻率為42.8%，其次為3≤t<6h發(fā)生頻率為27.4%，持續(xù)時(shí)間超過12h的僅為0.8%。⑦霧的發(fā)生日數(shù)與相對(duì)濕度呈正相關(guān)關(guān)系(系數(shù)0.092537)。