寧德市高山云海變化特征及預報分析

陳 驥，周文靜

寧德市氣象局，福建寧德 352100

云海是一種特有的旅游氣候資源。寧德市位于福建省東北部沿海地帶，東臨東海，境內以丘陵山地為主，沿海為小平原，屬于中亞熱帶海洋性季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，溫暖濕潤，雨量充沛，是我國東南沿海休閑度假和生態旅游勝地。寧德依山傍海，山巒疊嶂，仙風山自然景觀奇趣，四季景致迥異，或云霧繚繞或煙雨籠罩、令人賞心悅目，其中太姥山位于閩浙邊界，雄峙于東海之濱，山海相依、傲岸秀拔，以“山海大觀”稱奇，有“海上仙都”的美譽，觀高山溝谷內的云霧景觀，云霧升騰著彌漫于谷中，山谷兩旁陡峭的崖壁在云霧中若隱若現，輕風吹過，云開霧散，不久又見煙霧升騰，顯得神秘莫測，若陰雨天氣，水氣同霧氣融合，滿谷云霧，時淡時濃，又是另一番情趣。通過分析寧德市霧天氣發生特征，掌握境內高山云海觀賞時間，并找出影響霧天氣出現的氣候因素，以做好預報分析。

1 寧德市地形特點和云霧形成原因

寧德市地處東南沿海，屬于中亞熱帶海洋性季風氣候，又具有山地氣候、盆谷地氣候等特點，春夏雨熱同期，秋冬光溫互利，光能充足，熱量豐富，雨水充沛，海洋性季風氣候顯著，沿海與內陸溫差懸殊，氣候類型多樣。寧德市依山傍海，山巒疊嶂，地形以丘陵山地兼具沿海小平原為主，景色秀麗，旅游資源豐富，獨具特色（圖1）。山區森林資源豐富，水分相對較多，山中氣溫相對較低，山上水分向上蒸發過程中遇冷出現液化形成小水滴后就出現云霧繚繞景觀。

圖1 寧德市地形圖

2 寧德市高山云海特征分析

根據福建省季節劃分標準，寧德市四季分別為春季（3—6月）、夏季（7—9月）、秋季（10—11月）、冬季（12月至翌年2月）。選取寧德市多年地面氣象觀測資料，統計每日08:00、14:00和20:00觀測記錄到的一次霧天過程，得出寧德市高山云海發生特征。

2.1 年變化特征

寧德市在1981—2010年間年霧日總體上是波動性減少的，30年來平均霧日為82 d，其減少速率為21.512 d/10年，年霧日出現最多為115 d出現在1999年，最少年份僅出現了49 d在2004年，但是從2000年以后年霧日基本上都低于30年平均值（圖2）。對霧日數的年代變化分析表明，20世紀80年代霧日出現最多，90年代較80年代出現明顯減少的現象，平均減少21 d，進入21世紀后，寧德市在前10年的平均霧日為61 d，說明寧德市霧出現日數也在逐年代減少。霧是由近地面大氣中的水汽在氣溫低于露點時凝結形成的，出現霧天氣時空氣相對濕度接近100%，所以霧日數的減少在一定程度上說明氣溫增高、相對濕度偏低，霧天氣對氣候變化具有響應性，與近些年實施生態環境治理等也有一定的關系[1]。

圖2 寧德市1981—2010年期間年霧日數的變化趨勢

2.2 季變化

由表1可看出，寧德市在30年期間，霧天氣各季節出現的日數存在很大的差別，其中春季出現的日數最多，平均38 d；其次是冬季，平均30 d；秋季平均為8 d；夏季最少，平均6 d。可見，寧德市霧主要出現在冬春季，兩季霧日數約占全年出現總霧日數的83%。近30年間，寧德市春、夏、秋、冬四季霧日數均呈現出逐年代減少趨勢，其中春季減少幅度最大，氣候傾向率為-10.0 d/10年，減少幅度最小的是秋季，氣候傾向率為-3.0 d/10年，夏季與冬季減少趨勢一致，氣候傾向率均為-4.5 d/10年。

表1 寧德市各季節霧日數變化特征 d

寧德市霧日數季節性差異變化主要是春季多受鋒面附近的冷暖空氣交匯影響出現的，因此春季也多為鋒面霧；冬季相對其他季節氣溫偏低，降雨后的第二天天氣轉晴時由于空氣相對濕度較大也極易出現霧天氣；夏秋季節轉換時，隨著氣溫不斷下降，晝夜溫差增大，出現霧天氣的概率也較夏季增加，秋季通常為輻射霧。

2.3 月變化

對寧德市30年期間年霧日數的月分布特征進行分析可以看出，寧德市一年中各月霧日數表現出單峰型的變化特征，其中3月達到峰值，出現的日數最多，月平均14.0 d，其次是2月，月平均為12 d，相應的是7月霧日數出現的最少，月平均僅1.4 d（圖3）。總體上看，寧德市一年期間從3—7月之間霧日數逐月減少，8月—翌年2月期間霧日數又逐月增多。引起霧日數的單峰型變化特征主要是春季的3月，寧德市氣溫快速回升但氣溫起伏不定，該月份降雨也開始增多，冷暖氣流交匯極易發生降雨天氣進而出現霧；7月寧德市氣溫最高，氣候炎熱，常處于副熱帶高壓影響控制下，出現下沉氣流后天氣條件不利于形成霧。

圖3 寧德市各月平均霧日數的分布變化特征

2.4 日變化

分析寧德市霧的日變化特征，認為霧在一日內的變化也具有顯著的季節性特點，冬春季出現霧天氣時經常是多日持續的，而且霧可以出現在一日中的任何時刻；夏秋季霧日數較少，通常出現在后半夜至翌日早晨，待日出后霧逐漸消散。在各月份中，白天和夜間均出現霧的日數以1月最多，其次是2月，8月出現最少，其中12、1和2月觀測到的白天和夜間均出現霧記錄的日數占出現總霧日數的50%～60%，3—4月占比為40%～50%，5、10和11月占比為30%～40%之間，6—9月的占比均在30%以下，8月占比不足5%。

2.5 霧日持續時長

受地理位置和氣候的影響，寧德市春季冷暖空氣交匯頻繁，常出現鋒面霧，而且在武夷山脈阻擋下，南下的冷空氣到達福建北部時會滯留在此形成靜止鋒，因此春季會出現持續的霧天氣。近30年間，寧德市持續霧天氣多發生在冬春季，其中1和2月出現頻率最高，其次是3月，夏、秋兩季未出現持續霧天氣過程。

3 寧德市高山云海與氣象因子的關系

高山云海的形成是由多種因素共同作用的結果，主要受地形和氣候影響較大，從氣候角度分析，包括降水、濕度和風等。

3.1 與降水的關系

降水為云海的出現提供了充足的水汽條件，是出現高山云海的較好指征[2]。寧德市降水豐沛，年平均降水量為1 811.2 mm，降水日數達178 d，但降水的空間分布和時空分布不均，占年降水量81%的降水都集中在每年的3—9月，其中福安、福鼎、蕉城和霞浦4個沿海的城市年平均降水量為1 682 mm，而5個內陸山區縣柘榮、古田、屏南、周寧、壽寧的年平均降水量為1 906 mm，說明寧德市在自東南向西北海拔趨于遞增的地形抬升作用下，西北部的山區山脈迎風坡極易出現地形雨，因此山區年降水量大于沿海地區[3]。

3.2 與風的關系

風對霧具有輸送和稀釋作用。風速大小影響云霧的形成和消散的速度，適當的風速能夠向某一區域持續輸送暖濕空氣，形成一定強度的湍流后可將大氣低層的水汽輸送到高層，通過擴散作用使霧達到一定的厚度，這就是風速對平流霧發生發展的作用。較大的風速又會吹散霧的濃度，使霧消散。從風向方面看，寧德市地面靜風時出現高山云霧的概率為45%，東南風天氣下霧日數出現的頻率達10%。對于風速的影響來說，地面風速在3 m/s以下時霧出現頻率在95%以上，此類霧天氣的平均風速1.1 m/s，可見風速小有利于高山云霧的出現。云霧天氣最多的3月，寧德市高空處于西南氣流風速于風向的輻合影響，華南暖式切變自我國的西南地區一直延伸至江南北部，寧德市位于華南暖式切變尾部南緣，低溫陰雨天氣綿延不斷，在這種有利的天氣形勢和天氣條件下，高山很容易出現云海景觀。到了7月，華南暖式切變徹底消失，西南氣流發展旺盛，此時反氣旋性環流增強，風向、風速均未發生輻合，因此7月也是寧德市極少出現高山云霧天氣的原因。

3.3 與相對濕度的關系

相對濕度對高山云霧的形成有直接影響。空氣越潮濕，越有利于霧天氣的形成，相反的，干燥的空氣形成霧的可能性較小，有云霧出現時通常當天的平均空氣相對濕度要達到80%以上。寧德市3月平均相對濕度在70%以上，夜間由于輻射冷卻降溫極易形成輻射霧，同時受北上西南暖濕氣流的水汽輸送也會產生平流霧。同時，冬季相對濕度也較大，但因冬季降水相對偏少，出現高山云霧的日數少于3月。7月寧德市平均相對濕度在70%以下，對應的云霧天氣出現最少。由此可反映出云霧日數與相對濕度表現為明顯的正相關關系，隨著相對濕度的增大云霧日數也會隨之增多（圖4）。

圖4 寧德市歷年3月（a）、7月（b）850 hPa濕度場

4 寧德市高山云海預報分析

根據寧德市高山云海發生時與氣象要素的關系，預報因子的選取可考慮風速、降水、相對濕度等氣候因素的發生特征，通常為預報前一日的日平均相對濕度、日降水量，預報當日1 000～500 hPa之間的相對濕度、風速、氣壓及濕度變化等，這些指標可以很好地表征高山云海的特征，通過對降水量、相對濕度、地面到500 hPa之間的大氣層濕度變化、溫度變化、位勢高度變化等要素的分析，以明確高山云海預報因子。由于不同月份高山云海形成的氣候條件存在一定的差異性，分析高山云海發生時的各預報因子的分布特征，排除發生異常的數據，可以獲取各個預報因子不同月份的區間閾值。

各個預報因子在有云海出現或無云海時的特征較為明顯，寧德市高山云海出現前一天的日相對濕度大于80%，850～600 hPa之間具有變干的特征，呈現出“上干下濕”的特點，而且氣壓場均為正值，符合“雨雪天氣過后常見云海”的預報經驗。秋冬季節的輻射霧和層云出現時，通常發生在雨雪天氣結束后的晴天，低層濕度較大，水汽極易達到飽和，而中高層的濕度減小，大氣層結穩定，暖濕空氣在近地面層積聚，云層的凝結高度低，有利于云海的形成[4]。

5 結論

針對寧德市霧天氣發生特征，得出當地高山云海發生特征和影響因素，根據與霧天氣相關的因素進行預報分析。

（1）寧德市年霧日整體上呈現出減少的趨勢，氣候傾向率為21.512 d/10年，這可能與當地開展生態環境保護等措施有關。高山云海景觀的出現具有很大的季節性變化的特征，其中春季出現最多，其次是冬季，而夏季是最少出現的季節。觀賞云海的月份，以3月為最佳，3月出現霧天氣的日數最多，其次是2月，7月出現霧天氣的最少，這是由于地形與氣候影響所致的。白天和夜間均觀測到有霧出現得最多的是冬季，占比超過50%，其次是春季，夏季占比最少。連續霧日主要發生在每年的1—3月，因此該時期為最佳觀賞高山云海的時間，夏秋季寧德市基本無連續霧日出現。

（2）霧的形成與降水、相對濕度和風等氣象要素關系密切。風速可以影響霧的形成和擴散，降水為霧天氣的出現提供充足的水汽條件，而霧出現日數與相對濕度呈正相關關系，相對濕度增大，云霧天氣增多。

（3）氣溫、氣壓、濕度與風速等氣候要素是開展高山云海預報的主要指標，與云海的出現與否存在明顯的變化特征，云海天氣出現時，濕度明顯增大，而且具有“上干下濕”特征，低層低溫低、水汽飽和，且850 hPa的風速較小，形成穩定的大氣層結，有利于云海景觀的出現。