大連市旅順口區(qū)海霧氣候特征及形成機制分析

卞若玢+楊波+趙世昌

摘要 通過整理旅順氣象觀測站20年（1991—2010年）所記錄的霧日資料，并對其特征加以統(tǒng)計和分析，揭示了海霧生成規(guī)律和形成機制，旨在對提高氣象部門海霧預(yù)報的準確率有所幫助。

關(guān)鍵詞 海霧；氣候特征；形成機制；分類；成因；遼寧大連；旅順口區(qū)

中圖分類號 P426.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）12-0211-02

Abstract The fog datas of Lvshunkou Meteorological Station from 1991 to 2010 were compiled，and the statistical characteristics were analyzed in this paper. The formation regulation and mechanism were revealed to improve the accuracy of the forecast of sea fog of meteorological department.

Key words sea fog；climatic characteristics；formation mechanism；classification；cause；Dalian Liaoning；Lvshunkou District

海霧是海上和沿海地區(qū)的一種危險性天氣，它對農(nóng)業(yè)、航空以及海運、海洋工程、漁業(yè)生產(chǎn)等海上活動都有很大的影響。沿岸及海區(qū)海霧預(yù)報的準確與否，直接影響相關(guān)行業(yè)的經(jīng)濟效益與社會效益。旅順口區(qū)位于遼東半島最南端。三面被渤海、渤海海峽、黃海北部環(huán)繞，南與山東半島隔海相望。獨特的地理位置決定了旅順口區(qū)兼有海洋性氣候特征和大陸性氣候特征，容易受到海霧的影響。因此，提高大霧監(jiān)測水平，準確預(yù)報大霧生成和消減時段，已越來越引起氣象部門預(yù)報人員的高度重視。

1 海霧的概念及其分類

海霧是洋面上低層大氣中的一種水汽凝結(jié)現(xiàn)象。根據(jù)海霧的性質(zhì)、出現(xiàn)的海區(qū)及季節(jié)，可以分為輻射霧、平流霧、混合霧、地形霧4類，其中又可細分為9種類型（表1）。

以旅順口區(qū)為例，沿海地區(qū)較為常見的是平流冷卻霧。平流冷卻霧是由于暖氣流經(jīng)溫度較低的洋面上空發(fā)生凝結(jié)而形成的霧，是空氣大范圍水平運動所致；混合霧是洋面上空的水汽含量因水滴蒸發(fā)而不斷增加，當與流來的空氣各自在飽和狀態(tài)下混合，從而出現(xiàn)過飽和狀態(tài)，它也是一種因大范圍的空氣水平運動而形成的霧。在研究海霧生成條件時，一般都是針對平流冷卻霧，但觀測時并未要求劃分霧的種類，所以當沿海地區(qū)觀測到霧時都將作為海霧進行分析。

選取旅順口區(qū)1991—2010年共計20年氣象觀測站觀測記錄到的海霧資料進行統(tǒng)計分析。其中，任何出現(xiàn)海霧的一天，均作為1個霧日。

2 旅順口區(qū)海霧氣候特征對比分析

2.1 年變化

旅順口區(qū)20年的海霧日數(shù)最多的年份有54 d，最少年份為14 d。旅順由于每年霧日平均數(shù)較多，有較小的相對率。由圖1可以看出，旅順單站平均歷年大霧發(fā)生日數(shù)的變化基本呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，并且可按2段劃分。第一段（1991—1999年）的數(shù)值波動比較明顯，大霧日數(shù)最高值（54 d）就出現(xiàn)在這一時段，同樣大霧日數(shù)最低值（14 d）也出現(xiàn)在這一時段內(nèi)，平均海霧日為37.2 d，平均差為8.55 d，相對變率為23 d；第二段（2000—2010年）在平均值以上的數(shù)值較多，或與平均值接近。這種變化可能與空氣污染有關(guān)，隨著現(xiàn)代化建設(shè)和工業(yè)的快速發(fā)展，以及機動車輛數(shù)量的不斷增加，空氣中顆粒物含量逐年上升。由此可見，自21世紀初以來，海霧日數(shù)持續(xù)保持在較高水平。

2.2 月變化

海霧的月變化規(guī)律較明顯，主要是海水溫度月際變化導(dǎo)致。由圖2可以看出，旅順口區(qū)2—8月每個月的海霧日數(shù)和濃度都不相近，4—7月的月平均海霧日數(shù)發(fā)生頻率逐步增多，7月達到最大值8.2 d，8月后驟減，秋季海霧日數(shù)最少。海霧冬季的統(tǒng)計自12月至翌年2月，平均每月發(fā)生1～2次。海霧多發(fā)期為4—7月，主要有2個原因：一是環(huán)流調(diào)整的結(jié)果。旅順口區(qū)春季環(huán)流以東風和東南風為主，有利于將高溫度、高濕度的空氣從海面帶到近岸凝結(jié)形成海霧，當風向合適海霧就會隨之向陸地蔓延，在沿海一帶形成大霧。二是隨著不斷升高的氣溫，海水的蒸發(fā)量增加，沿海地區(qū)的濕度也隨之增大，當冷空氣過境時與暖濕空氣交匯，沿海一帶也極容易形成平流霧。

2.3 日變化

2.3.1 春季到夏季日變化規(guī)律。旅順口區(qū)春季海霧大多生成在20：00—23：00和5：00—8：00這2個時間段，而最低頻率是在14：00—17：00；夏季海霧大多生成在后半夜到次日早晨，生成的頻率以20：00至次日8：00最高，4：00—17：00最低。分析原因：由于海上夜間溫度下降相對較快，海水表面的空氣濕度相對穩(wěn)定，低層大氣容易達到飽和，對海霧的生成提供了有利條件。日出以后，海面的氣溫上升很快，不利于海霧的形成和保持（圖3）。

2.3.2 秋季到冬季日變化規(guī)律。相對于春季和夏季，旅順口區(qū)秋季和冬季出現(xiàn)海霧的天數(shù)較少。據(jù)統(tǒng)計，秋、冬季旅順海霧一般出現(xiàn)在5：00—8：00，有著非常明顯的輻射霧特征。輻射霧主要是因為夜間地面發(fā)生輻射變冷，導(dǎo)致近地面的空氣溫度降至露點溫度附近，甚至低于露點溫度，空氣中水汽達到飽和而凝結(jié)成了霧。輻射霧通常出現(xiàn)在清晨的幾個小時，日出之前霧最濃，日出之后隨地面氣溫上升逐漸消散。因此，秋、冬季旅順口區(qū)海霧存在明顯的日變化規(guī)律。

3 海霧形成的物理機制

大氣層結(jié)的穩(wěn)定利于海霧的形成。中國近海的霧以平流冷卻霧為主，是由較暖的空氣平流到洋面上冷卻凝結(jié)而成。因此，海霧的生成與海水表面的溫度、空氣含水量、溫差、大氣層結(jié)穩(wěn)定度以及風向、風速等有緊密聯(lián)系。

3.1 海水表面溫度

海面表層溫度較低是產(chǎn)生平流冷卻霧的基本要素。黃海是中國海霧發(fā)生頻率最高的海域[1]，在春、夏季節(jié)，黃海海面相對是一個水溫較低的區(qū)域。水溫如果過高，空氣的露點溫度低于其下方水面的溫度，空氣則不容易達到飽和，也就不能凝結(jié)生成海霧。

3.2 大氣中的水汽含量

當空氣中水汽含量不足時，即使溫度條件滿足也不能形成海霧。因此，空氣中水汽含量也是形成海霧的關(guān)鍵因素。只有當空氣中的水汽壓Ea大于海水表面的飽和水汽壓Ew，即Ew-Ea<0時，水汽達到飽和才能發(fā)生凝結(jié)，形成霧滴。

3.3 氣-海溫差作用

只有大氣溫度（Ta）高于海表面溫度（Tw）才能形成霧。因為氣溫高于水溫，在海氣相互作用下，海水表面上空將有逆溫產(chǎn)生，水汽才能大量集聚在大氣底層；若氣溫低于或等于海水表面溫度，海面上沒有逆溫層阻擋，海面蒸發(fā)的水汽向上輸送就會暢通，這樣底層水汽不足，海霧便難以形成。

王彬華[2]總結(jié)出中國近海平流冷卻霧成霧的氣-海溫差范圍為0.5 ℃≤Ta-Tw≤3.0 ℃，而平流冷卻霧可能成霧的氣-海溫差范圍為-0.1 ℃≤Ta-Tw≤5.0 ℃，若Ta-Tw>5.0 ℃或Ta-Tw<-0.1 ℃時，一般不能形成霧。

3.4 大氣穩(wěn)定度特征

對大量氣象資料進行分析后表明，海霧形成時，在大氣層低層都存在一個逆溫層或者等溫層，這說明海霧是大氣處于相對穩(wěn)定狀態(tài)下的一種凝結(jié)現(xiàn)象。經(jīng)過資料統(tǒng)計顯示，逆溫層的頂部高度一般在500 m上下。它就像一個無形的干暖蓋，阻止了低層大氣向上對流發(fā)展和水汽向高層擴散，最終使水汽聚集在低部大氣層中，利于海霧的形成。

3.5 風場特征

特定的風向和合適的風速是海霧生成和維持的重要因素[3]，大氣穩(wěn)定程度和平流輸送等因素也都或多或少與風向、風速有關(guān)。如果風速太小（≤2 m/s），則不利于海霧的生成和發(fā)展；如果風速太大（≥12 m/s）時，則會導(dǎo)致海霧消散或升高變?yōu)榈驮?；當風速適合（≥2 m/s或≤8m/s）時，海霧出現(xiàn)的頻率非常高，占94%左右。南風或東南風為容易產(chǎn)生海霧的風向，特別是從南或東南海面吹來的暖濕空氣則是形成海霧的主要有利因素。

海霧的生成并不是以上某一因子單獨作用而成的，而是幾個因子綜合影響的結(jié)果[4]。分析和預(yù)報沿海地區(qū)海霧的成因，除了分析海霧生成的物理機制外，還要充分考慮海霧的年、月、日變化規(guī)律，這對提高海霧預(yù)報的準確率大有裨益。

4 參考文獻

[1] 陳紹鑫，常美桂.關(guān)于海霧的生成探討[J].青島海洋大學學報，1994，24（3）：325-330.

[2] 王彬華.海霧[M].北京：海洋出版社，1983.

[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）：24-27.

[4] 閻俊岳，陳乾金，張秀芝，等.中國近海氣候[M].北京：科學出版社，1993.