舟山海霧發(fā)生問題探討

李曉麗，唐 躍，王 雷

（舟山市氣象局，浙江舟山 316021）

舟山海霧發(fā)生問題探討

李曉麗，唐 躍，王 雷

（舟山市氣象局，浙江舟山 316021）

海霧是近年來造成舟山海上交通和海上作業(yè)發(fā)生災害性事件最為突出的危險天氣現(xiàn)象，本文通過天氣形勢、大氣穩(wěn)定度、相對濕度、溫度、風向風速及海溫等資料分析，對舟山海霧的發(fā)生與消散及持續(xù)問題進行了探討，得出了一些規(guī)律。

海霧發(fā)生；消散及持續(xù)

1 引言

海霧是指在海洋影響下生成于海上或沿岸地區(qū)的霧，是懸浮于海面氣層中的大量水汽或冰晶使水平能見度小于1 km的海上天氣現(xiàn)象。海霧是一種具危害性的天氣現(xiàn)象，一年四季均有發(fā)生。舟山地處亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，島嶼眾多、海域廣闊，“霧鎖島城、望洋興嘆”經(jīng)常是舟山人的無奈。大霧是影響能見度的最主要天氣現(xiàn)象，具有很強的局地性。在大霧天氣，船只即使使用雷達等導航設備，仍經(jīng)常發(fā)生偏航擱淺、觸礁、碰撞等事故，對舟山海上交通作業(yè)造成極大危害。據(jù)舟山海事局近年來資料統(tǒng)計，近200次海上因船舶碰撞、觸礁等發(fā)生的海難事故有70%是由海霧引起的。海霧真可謂“海上的無聲的殺手”。研究舟山海霧發(fā)生與持續(xù)及消散規(guī)律，具有十分重要的意義。

2 資料與方法

本文選用的資料為定海1954～2008年、普陀、嵊泗、岱山1961～2008年霧的月報表資料、大氣穩(wěn)定度、相對濕度、溫度、風向風速等相關的天氣資料及海洋資料。

3 問題探討

3.1 舟山海霧的分類

根據(jù)舟山海霧形成特征及所在海洋環(huán)境特點，可將海霧分為平流霧、混合霧、輻射霧和地形霧等四種類型[1]。舟山以平流霧為最多。

平流霧是空氣在海面水平流動時生成的霧。暖濕空氣移動到冷海面上空時，底層冷卻，水汽凝結形成平流冷卻霧。這種霧其濃度和厚度都很大，一般幾十米至幾百米厚；且水平范圍大，通?？蛇_數(shù)百或數(shù)千公里；持續(xù)時間長，一般多大于5～6 h，有時可達數(shù)天和一周。多生成于較寒冷的海域。

混合霧是海洋上兩種溫差較大且又較潮濕的空氣混合后產(chǎn)生的霧。因風暴活動產(chǎn)生了濕度接近或達到飽和狀態(tài)的空氣，冷季與來自高緯度地區(qū)的冷空氣混合形成冷季混合霧，暖季與來自低緯度地區(qū)的暖空氣混合則形成暖季混合霧。

輻射霧是當海面上一層懸浮物質(zhì)或有海冰覆蓋時，夜間輻射冷卻生成的霧。這種霧多出現(xiàn)在黎明前后，日出后逐漸消散。

地形霧是海面暖濕空氣在向島嶼和海岸爬升的過程中，冷卻凝結而形成的霧。由于海洋與露出海面的島嶼、岸濱之間的動力和熱力作用的差異，在島嶼和岸濱常有海霧生成，一般稱之為地形霧。夜間，島嶼表面輻射冷卻，增加了成霧的頻率，也加大了霧的濃度，日間，島嶼表面升溫，使霧減弱或消散，因此島嶼霧具有較明顯的日變化。海岸附近，夏季陸上暖濕氣流流到海上，受海面降溫增濕作用凝結成霧，白天借海風吹上陸地，夜里隨陸風又回到海上，形成了海陸輕風霧。如舟山的普陀山，春夏季節(jié)就經(jīng)常云霧繚繞。

3.2 舟山海霧的分布

3.2.1 舟山海霧的季節(jié)分布

圖1 舟山逐月的平均霧日

舟山海霧的分布具有很強的季節(jié)性（見圖1）。舟山一年四季都會出現(xiàn)海霧，但春季最為集中，3～6月尤其是，4～5月為最多，8～10月為最少。以嵊泗和定海為例，嵊泗年平均霧日為51.7 d，4～5月為最多。4～5月平均霧日為9.4 d和10.0 d；而8～10月為最少，每月都小于1 d。定海年平均霧日為17.5d，也是4～5月為最多，4月，5月平均霧日為4.0 d和3.8 d；同樣8～10月為最少，每月都不到0.1d。

舟山海霧的季節(jié)分布與海溫、氣溫的季節(jié)變化有關。海霧的發(fā)生必須通過兩個途徑，增濕和降溫。冬季舟山海氣溫度雖然最低，但由于平均相對濕度較小，舟山冬季平均相對濕度在70%，僅靠降溫空氣不易達到飽和，所以不易生成海霧。秋季也是這樣（秋季舟山的相對濕度在75%）。而沿海8月平均相對濕度在85%以上，但海氣溫度太高，若空氣的飽和水汽壓增大，反而難于達到飽和，不利于霧的生成。到了春季，舟山沿海平均相對濕度在80%，平均氣溫在14～18℃，而此時海表溫度偏低，海氣溫差適宜，故最有利于海霧的發(fā)生。

另外，舟山海霧的季節(jié)分布還與季風有關。在春夏季節(jié)，東亞季風盛行時，舟山沿海多偏南風和東南風，當來自太平洋的暖濕氣流吹到沿岸的冷水域時，則易生成海霧。在秋冬季節(jié)盛行冬季風時，寒冷干燥的北風和西北風，不利于海霧的生成[3]。因此，8月以后舟山的海霧相對較少。

3.2.2 舟山海霧的地理分布

舟山海霧的分布具有很強的區(qū)域性。我們從表中可以看出，舟山海霧呈現(xiàn)出北部多于南部，東部多于西部的分布特征。舟山北部嵊泗海域為最多。嵊泗年平均霧日為51.7 d，東南部海域其次，普陀年平均霧日為36.7 d。定海為最少17.5 d。除普陀9月份外，其余各站全年均有海霧發(fā)生的可能，嵊泗站發(fā)生的幾率最大，年平均霧日達51 d,平均每7天有一個霧日,普陀略少,定海則要少得多,這反映出越離開陸地位于東面,霧生成的機會越多。統(tǒng)計反映,月發(fā)生霧日的天數(shù)相差較大,最多的是1998年的4月,定海、普陀、嵊泗分別為11 d、15 d、15 d；而最少的月份甚至沒有大霧；出現(xiàn)連續(xù)大霧時間最長的是嵊泗1999年6月5～12日，共8 d。

3.2.3 舟山海霧的日變化

統(tǒng)計了嵊泗、定海兩測站4月份海霧各時段生持（生成持續(xù)）和消散次數(shù)（見表1），發(fā)現(xiàn)：從海霧生持、消散日變化來看,定海站14～16時沒有霧生消，其余各時次都可能有海霧生成，但也可能消散。

從定海站的分布來看,凌晨04～06時海霧生成的機會最多,16～18時、上午06～08時次之,而白天08時以后到16時,夜間18～22時、00～04時霧生成的概率較小。霧消的時間一般在06～08時、08～10時以及10～12時。嵊泗站各個時次海霧生成機會都較大，20～22時、02～08時海霧生成機會最多。各個時次海霧消散都有可能,以06～08時最多，08～12時次之。

3.3 舟山海霧發(fā)生的基本天氣形勢特征

海霧是在一定的天氣形勢下發(fā)生的，舟山沿海地區(qū)的平流霧或平流輻射霧，一般出現(xiàn)在入海變性高壓的西部、太平洋高壓西部以及氣旋和低槽的東部[2]。在這樣的環(huán)境場下，其對應的高空，要么副高偏強，其脊線一般都維持在15～18°N之間，變性高壓入海后，疊加在副高上，東海一帶沿海都維持弱暖濕氣流的輸送；要么700～850 hPa的槽前的暖濕氣流活躍，有暖脊和正變濕配置，有明顯的暖濕平流輸送。這樣的高空環(huán)流形勢，對海霧的形成提供了極為有利的水汽條件。當其他條件相同，濕平流的強度適合，其厚度越大，越有利于霧的形成。往往，有利于對暖濕氣流的輸送，風力一般維持在2～10 m/s，為平流霧的形成提供了有利的下墊面條件。如2009年4月11～13日連續(xù)2d的大霧過程（見圖2），本海區(qū)連續(xù)3d處在入海高壓的后部，地面氣壓場較弱，地面一直吹微小的偏南和東南風，兩天的厚度均達到700 hPa，導致了4月11～13日連續(xù)2 d的大霧天氣。2007年的2月7～8日，當本海域處在江淮氣旋或西南倒槽的東部，700～850 hPa低槽前，有較強的暖濕平流輸送，為925～850 hPa以下至地面形成平流逆溫提供了可能（見圖3）。同時，海霧的發(fā)生又需要具備下列基本條件。

表1 定海、嵊泗站4月份各時段海霧生持、消散次數(shù)(1990～1999年)

3.4 舟山海霧相關的要素場特征分析

3.4.1 適宜的溫濕場

我們知道，霧是近地面空氣懸浮的大量水滴或冰晶微粒的集合體，是貼地面空氣蒸發(fā)或冷卻后達到飽和狀態(tài)凝結而成的。所以，大霧的形成，水汽的條件是必不可少的。

舟山能否形成平流霧，與初始水汽條件及其未來的變化有著密切的關系。初始水汽條件，可用1000 hPa的溫度露點差值和地面的相對濕度得知。由個例分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)平流霧時，舟山的相對濕度均≥85%，1000 hPa的溫度露點差值均≤2℃（見圖4）。另外，可根據(jù)24 h的露點變量ΔTd24，來反映舟山的水汽的分布情況。

我們用相對濕度來表征大氣中的水汽含量,統(tǒng)計嵊泗站1990～2000年4月份海霧生成前一日14時的相對濕度,得到：相對濕度達85%以上的占總數(shù)63.4%,相對濕度70%以下的只占10.9%。

圖2 入海高壓后部或底部的地面

圖3 2007年2月7日8時地面形

圖4 2009年11月9日08時1000 hPaT-Td場

統(tǒng)計還發(fā)現(xiàn)當ΔTd24≥0℃，未來出現(xiàn)平流霧的占90%左右。據(jù)統(tǒng)計，舟山沿海氣溫與露點溫度的差值在0.1～0.5℃時產(chǎn)生的海霧次數(shù)最多[2]。

3.4.2 海面水溫與水氣溫差

由于陸地受熱、散熱的分布層較淺,對氣溫的影響較大。而海洋熱容量大,通過透射和亂流混合作用受熱、散熱的分布層較深。因而海水溫度的變化有滯后現(xiàn)象。春、夏季舟山海域為一個冷海水區(qū)域,當冷、暖氣團流經(jīng)海面時,便形成了海面與陸地上空、近海面上空與其較高層次空氣的物理屬性的差異,促使了海面與大氣底層之間溫濕場的交換。

觀測結果表明，海霧常在氣溫高于水溫約1℃時出現(xiàn)，主要出現(xiàn)在0°～6℃的范圍內(nèi)，當差值達到8℃和10℃以上時，就極少有霧生成。從氣候上說，月平均水溫低于月平均氣溫的季節(jié)，往往是多霧季節(jié)。舟山沿海春季平均相對濕度在80%以上，平均氣溫為14～18℃，而此時海表溫度仍偏低，海氣溫差適宜，因此，最有利于霧的生成[3]。但是，當相對濕度低于70%，或者氣溫與露點溫度的差值大于6℃時，一般不會有霧生成。

3.4.3 大氣穩(wěn)定度

較強的逆溫層結有利于霧的持續(xù)存在，這是因為逆溫層結可以阻擋水汽向高空輸送，抑制低層大氣的對流發(fā)展，使水汽和凝結核聚積在低空，對霧的形成極為有利。有學者對太平洋海霧過程中不同天氣型式下的低空空氣穩(wěn)定度進行分析研究，發(fā)現(xiàn)凡是低空氣團屬性處于逆溫狀態(tài)，海霧總是持續(xù)存在，一旦逆溫消失，海霧也隨著消失或轉(zhuǎn)成低云[4]。有較強的逆溫層結可以使霧產(chǎn)生與維持。我們統(tǒng)計了1990～1999年霧發(fā)生前一日08時的杭州測站的地面到高空925 hPa、850 hPa、、700 hPa的探空資料,發(fā)現(xiàn)層結穩(wěn)定度特征表現(xiàn)并不明顯,93個個例中出現(xiàn)逆溫的只有36次,而且大多在850 hPa以下。這次我們還計算了逆溫層頂高,發(fā)現(xiàn)500＜H＜1000 m的有24次,占66.7%，1000≤H＜1500 m的有10次，H≥1500 m的只有2次,這說明影響舟山的平流霧多為低懸逆溫;逆溫強度0≤r≤1.0（℃/100 m），雖然這種低空逆溫和等溫狀態(tài)的存在，對于舟山沿海海霧的生成不一定有直接的作用，因為有逆溫現(xiàn)象不一定就有海霧。但海霧生成后，由于空氣層結穩(wěn)定，卻為海霧的持續(xù)存在提供了有利條件。通過資料分析表明，霧日前24 h，臨近站的探空曲線并沒有一定的規(guī)律性，但霧日前12 h及當天，臨近站的探空曲線有強的逆溫分布。因此，可以通過MICAPS系統(tǒng)中的925 hPa的資料，來預報低層是否出現(xiàn)逆溫層結可能。

3.4.4 適宜的風場

海霧與風向的關系，主要是由海岸方位與天氣型決定。一般當舟山處在氣旋（或低壓槽）東部的偏南或東南氣流，有利于對暖濕氣流的輸送，對平流霧的形成極為有利。暖濕氣流的長期存在，對海霧產(chǎn)生和維持相當重要。尤其是當暖濕氣流經(jīng)過暖洋流水面時，又得到大量的水份和熱量，一旦到達冷水面上空時，極易產(chǎn)生海霧。個例分析表明，海霧生成時，地面一般為偏南風或東南偏東風。風力一般維持在3～10 m/s。同時，風隨高度明顯順轉(zhuǎn)。一般平流霧出現(xiàn)時，對應的前一天20時850 hPa上一般為偏南氣流，有時700 hPa上也是偏南氣流，而到500 hPa一般為偏西或西北偏西氣流。這種流場有利于低層暖濕氣流的輸送。另外，850 hPa上的風速的大小也與平流霧的形成有關，一般當850 hPa上的風速為4～16m/s時，對平流霧的形成最為有利。若風速太小，不利于暖濕氣流的輸送；風速過大，則低空大氣亂流增強，使得大氣層結趨于不穩(wěn)定，不利于霧的形成。所以，當空氣擾動弱時，低云降而成霧。當空氣擾動強時，霧可抬升為低云。

3.5 海霧的持續(xù)與消散

海霧生成、持續(xù)是以一定條件為依據(jù)的。當這些條件發(fā)生逆轉(zhuǎn)或遭到破壞時，海霧也就失去了其賴以生存的條件，走向消散。海霧消散主要有兩個：一是天氣形勢改變，中斷暖濕平流。二是低層空氣增溫、風速增大或低層空氣的穩(wěn)定度狀態(tài)遭到破壞。

就海霧生消的天氣學意義而論，起決定作用的是天氣形勢的改變。例如舟山沿海海霧大多數(shù)出現(xiàn)在偏南氣流里，一旦支持偏南風的天氣系統(tǒng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，當有冷空氣侵入，沿海偏南風轉(zhuǎn)成偏北風，海霧也就消散。

有時當霧加濃時，會類似毛毛雨；有時與毛毛雨同時存在，很難鑒別其是霧還是雨，這種情況日本氣象學者把它稱為霧雨。一般海霧轉(zhuǎn)成霧雨或轉(zhuǎn)成雨，說明天氣形勢可能有了變化至少低空空氣穩(wěn)定度有了一定變化。海霧便很難持續(xù)下去或隨即消散。舟山海霧也有這種現(xiàn)象。從歷史資料分析，通常是當東移的入海低壓逼近時，隨著天氣形勢逐漸變化，不僅海霧能轉(zhuǎn)變成雨，甚至可以持續(xù)一個雨霧并存階段，特別是平流霧與鋒面霧結合起來的海霧過程，最終是風向轉(zhuǎn)變，風力增加，海霧消失，轉(zhuǎn)為單純的降雨天氣。

另一方面，縱然天氣形勢沒有改變，但由于低空空氣穩(wěn)定度不斷改變，霧與雨可以交替出現(xiàn)。資料表明：在海霧出現(xiàn)和持續(xù)期間，如果有向霧雨或雨發(fā)展的趨勢，海霧必將趨于消散。要是天氣形勢無顯著改變，而是穩(wěn)定度在強弱上動蕩不定，這時消散的霧還是會再度出現(xiàn)。這種現(xiàn)象常常與日變化結合起來，使得中午前后消散的霧，到了傍晚或夜間由于氣溫下降，使海霧再度出現(xiàn)。從而呈現(xiàn)出海霧日變化的現(xiàn)象。

4 結語

（1）舟山平流霧為最多；

（2）舟山一年四季都會出現(xiàn)海霧，但舟山海霧的分布具有很強的季節(jié)性。但春季最為集中，4～5月，尤其是3～6月為最多，8～10月為最少；

（3） 舟山海霧的分布具有很強的區(qū)域性。舟山北部海域為最多。嵊泗年平均霧日為51.7 d，東南部海域其次，普陀年平均霧日為36.7 d。定海為最少17.5 d；

（4）舟山海霧是要在一定的天氣形勢下才能發(fā)生與持續(xù)的。舟山沿海地區(qū)的平流霧或平流輻射霧，一般出現(xiàn)在入海變性高壓的西部、太平洋高壓西部以及氣旋和低槽的東部；

（5）舟山海霧的發(fā)生與持續(xù)還須有適宜的溫濕場、風場、大氣穩(wěn)定度、水氣溫差。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)當ΔTd24≥0℃，舟山未來出現(xiàn)平流霧的占85%左右。舟山沿海氣溫與露點溫度的差值在0.1～0.5℃時產(chǎn)生的海霧次數(shù)最多。舟山海霧發(fā)生與持續(xù)，地面一般為偏南風或東南偏東風。風力一般維持在3～10 m/s，較強的逆溫層結有利于霧的持續(xù)存在；

（6）海霧的消散與流場改變和日變化有關。海霧消散主要有兩個：一是天氣形勢改變，中斷暖濕平流。二是低層空氣增溫、風速增大或低層空氣的穩(wěn)定度狀態(tài)遭到破壞。

[1]周發(fā)琇.海霧及其分類[J].海洋預報,1988,5(1):78-84.

[2] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文.天氣學原理和方法[M].北京:氣象出版社,1981:412-414.

[3]王彬華.中國近海海霧持續(xù)和消散問題的探討[J].山東海洋學院學報,1980,10(2):20-30.

[4]周發(fā)琇.海霧預報[J].海洋預報,1989,6(4):71-78.

[5]李曉麗,何文岳.Micaps系統(tǒng)在舟山海霧預報中的應用[J].浙江氣象科技,2001,(4):30-33.

P732

A

1003-0239（2011）01-0060-06

2010-03-21

李曉麗（1966-），女，工程師，主要從事海洋預報服務工作。E-mail：fuldl21@Sina.com.