萊西市近20年霧日的統(tǒng)計(jì)分析

李 鳳

1.青島市氣象災(zāi)害防御工程技術(shù)研究中心，山東青島 266003；2.萊西市氣象局，山東萊西 266622

霧不僅使能見(jiàn)度降低，增加交通事故的發(fā)生頻率，還導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降并引發(fā)各種呼吸道疾病，嚴(yán)重危害人類的身體健康，甚至影響到區(qū)域氣候。穆泉等[1]評(píng)估顯示：2013年1月霧霾事件造成的全國(guó)交通和健康的直接經(jīng)濟(jì)損失保守估計(jì)約230億元。謝元博等[2]評(píng)估2013年1月發(fā)生的北京市霧霾重污染事件造成的相關(guān)健康經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)4.89億元，其中早逝、急性支氣管炎、哮喘三者占總損失的90%以上。因此，霧的問(wèn)題日益成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)此展開研究。孫彧等[3]總結(jié)了最近40年中國(guó)霧日數(shù)和霾日數(shù)的氣候變化特征，分析了霧、霾日數(shù)的空間分布、季節(jié)變化以及年代際變化特征。丁一匯等[4]總結(jié)分析了近50年我國(guó)霧和霾的長(zhǎng)期變化特征及其與大氣濕度的關(guān)系，介紹了霧霾發(fā)生頻率的變化以及霧日、霾日平均相對(duì)濕度的差異。張?zhí)K平等[5]分析了低層大氣湍流混合高度、湍流混合強(qiáng)度和溫度層結(jié)的季節(jié)變化及其與黃海海霧季節(jié)變化的關(guān)系。王曉麗等[6]分析了青島市水平能見(jiàn)度的變化特征和氣象影響因子。馬艷等[7]統(tǒng)計(jì)分析了青島市區(qū)霧日和空氣質(zhì)量特征，揭示了青島夏季海霧和冬季陸霧對(duì)城市空氣質(zhì)量的影響差異。

前人主要針對(duì)中國(guó)和青島地區(qū)的霧進(jìn)行研究，而萊西市位于青島北部，屬于內(nèi)陸，受海霧影響較小，前人的研究均未涉及萊西，選取萊西市霧的地面觀測(cè)資料進(jìn)行研究，針對(duì)萊西市近20年的霧日進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，研究霧的變化特征與規(guī)律，對(duì)萊西市霧的預(yù)報(bào)具有參考意義。

1 資料來(lái)源與研究方法

所使用的資料主要是萊西國(guó)家氣象觀測(cè)站經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制后的霧、能見(jiàn)度、溫度、相對(duì)濕度等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的時(shí)間范圍為1997年1月1日—2016年12月31日。根據(jù)《GB/T 27964—2011 霧的預(yù)報(bào)等級(jí)》，將能見(jiàn)度＜1 000 m且相對(duì)濕度＞80%的日期記為霧日。

2 近20年霧日的統(tǒng)計(jì)分析

2.1 近20年霧日的變化規(guī)律

根據(jù)對(duì)萊西國(guó)家氣象觀測(cè)站霧日數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，1997—2016年萊西市共出現(xiàn)霧日數(shù)555 d，夜間（20:00～08:00）出現(xiàn)霧日數(shù)537 d，白天（08:00～20:00）出現(xiàn)霧日數(shù)296 d，其中，從夜間延續(xù)到白天的有268 d，從白天延續(xù)到夜間的有20 d，僅有19 d霧只出現(xiàn)在白天。

2.1.1 霧日的年際變化特征 圖1為1997—2016年萊西市霧日數(shù)的年際變化曲線。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，1997—2016年期間的年平均霧日數(shù)22.7 d，最多霧日數(shù)發(fā)生在1998年，為56 d；最少霧日數(shù)發(fā)生在2005年，為12 d。近20年，萊西市霧日數(shù)波動(dòng)趨勢(shì)十分明顯。1997—1999年霧日數(shù)明顯高于年平均霧日數(shù)，2000—2013年霧日數(shù)有所下降，圍繞年平均霧日數(shù)波動(dòng)較多，2014年后采用能見(jiàn)度儀自動(dòng)判斷，能見(jiàn)度測(cè)量由人工測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閮x器測(cè)量，測(cè)量準(zhǔn)確度大幅上升且能有效觀測(cè)夜間能見(jiàn)度變化情況，霧日數(shù)出現(xiàn)大幅上漲。從20年長(zhǎng)期數(shù)據(jù)來(lái)看，萊西市霧日數(shù)在1998年出現(xiàn)峰值后，霧日數(shù)開始下降，在2000—2013年期間，霧日數(shù)有較為明顯的準(zhǔn)2～3年周期震蕩，2014—2016年受觀測(cè)方式變化影響，霧日數(shù)大幅上漲，但仍存在較為明顯的準(zhǔn)2～3年周期震蕩。

圖1 萊西市1997—2016年霧日數(shù)的年際變化趨勢(shì)

2.1.2 霧日的季節(jié)變化特征 萊西市四季均有霧日出現(xiàn)，但存在明顯的季節(jié)變化特征。圖2是1997—2016年萊西市各月累計(jì)霧日數(shù)。萊西市霧日數(shù)各月差異很大，全年呈現(xiàn)雙峰型分布，全年霧日數(shù)最低值出現(xiàn)在5、8月，進(jìn)入秋季后霧日數(shù)迅速上升，10月霧日數(shù)出現(xiàn)最多，整個(gè)秋冬季節(jié)霧日數(shù)均維持在一個(gè)較高水平，進(jìn)入春季后迅速減少，春夏兩季霧日數(shù)均低于平均值。

圖2 萊西市1997—2016年霧日數(shù)的月際變化特征

由表1可見(jiàn)，萊西市近20年來(lái)霧日數(shù)共出現(xiàn)555 d。全年來(lái)看，霧日數(shù)最多出現(xiàn)于秋季，占全年霧日數(shù)的32.43%；冬季略低，占全年的30.63%；春季次之，占18.92%；夏季所占比例最低，僅占18.02%。

表1 1997—2016年萊西市各季節(jié)霧日數(shù)及所占百分比

2.1.3 霧持續(xù)日數(shù)的變化特征 統(tǒng)計(jì)表明，1997—2016年萊西市共出現(xiàn)霧天氣過(guò)程396次，其中，持續(xù)1 d的霧天氣過(guò)程最多為287次，占72.5%；其次為持續(xù)2 d的霧天氣過(guò)程為70次，占17.7%。持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的霧天氣過(guò)程出現(xiàn)在2015年12月21—2015年12月26日，持續(xù)時(shí)間為6 d。持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)（3 d及以上）的霧天氣過(guò)程主要出現(xiàn)在秋、冬季節(jié)，分別占46.2%和35.9%。

2.2 氣象要素特征

2.2.1 氣溫 圖3為1997—2016年萊西市逐日發(fā)生霧日數(shù)的歷史累計(jì)值和逐日平均、最高、最低氣溫20年平均值分布圖（統(tǒng)計(jì)1997—2016共20年全年365 d的日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的平均值）。從圖3可以看出，1997—2016年萊西市逐日發(fā)生霧日數(shù)呈單谷型分布，這與平均、最高、最低氣溫20年平均值的單峰型變化曲線呈對(duì)稱特征，峰谷值正好相反。

圖3 1997—2016年萊西市逐日發(fā)生霧日數(shù)的歷史累計(jì)值和逐日平均、最高、最低氣溫20年平均值分布特征

2.2.2 相對(duì)濕度 表2為萊西市不同日均相對(duì)濕度范圍霧日出現(xiàn)的頻次變化。由表2可知，隨著日均相對(duì)濕度的逐漸增大，萊西市霧日的出現(xiàn)概率呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)日均相對(duì)濕度＜60%時(shí)，霧發(fā)生的概率很小，僅占0.5%；日均相對(duì)濕度增至80%～89%區(qū)間時(shí)，霧日出現(xiàn)所占概率達(dá)到峰值，為41.1%，之后霧日出現(xiàn)概率隨日均相對(duì)濕度增大呈下降趨勢(shì)。

表2 1997—2016年萊西市日均相對(duì)濕度分布對(duì)應(yīng)的霧日數(shù)及百分比

圖4為1997—2016年萊西市逐月霧日月平均相對(duì)濕度、月平均氣溫和常年月平均相對(duì)濕度、月平均氣溫分布圖。從圖4可以看出，出現(xiàn)霧日時(shí)月平均相對(duì)濕度較常年月平均相對(duì)濕度大，冬、春兩季差值大，夏、秋兩季差值較小，差值隨時(shí)間先減小后增大，差值最小出現(xiàn)在7月，相差僅為1%；差值最大出現(xiàn)在4月，相差18%。冬、春季節(jié)日平均相對(duì)濕度與常年月平均相對(duì)濕度相差較大時(shí)易出現(xiàn)霧日，而夏、秋季節(jié)日平均相對(duì)濕度與常年月平均相對(duì)濕度接近時(shí)就會(huì)出現(xiàn)霧日。出現(xiàn)霧日時(shí)月平均氣溫與常年月平均氣溫差值同樣冬、春大，夏、秋小，差值最小出現(xiàn)在5月，霧日時(shí)月平均氣溫比常年月平均氣溫低0.3 ℃，最大差值出現(xiàn)在2月，相差3.6 ℃，冬、春季節(jié)日平均氣溫偏低時(shí)，容易出現(xiàn)霧日，而夏、秋季節(jié)，日平均氣溫與常年月平均氣溫差值較小時(shí)容易出現(xiàn)霧日。

圖4 1997—2016年萊西市逐月霧日月平均相對(duì)濕度、月平均氣溫和常年月平均相對(duì)濕度、月平均氣溫分布圖

3 結(jié)論

（1）1997—2016年期間，萊西市霧日數(shù)波動(dòng)性非常明顯。1997—1999年霧日處于多發(fā)期，之后霧日數(shù)有所下降，2014年后受觀測(cè)方式變化影響，霧日數(shù)出現(xiàn)大幅上漲。從20年長(zhǎng)期數(shù)據(jù)來(lái)看，萊西市霧日數(shù)雖然有大幅度地下降和上漲，但在同樣情況下，有較為明顯的準(zhǔn)2～3年周期震蕩。

（2）全年來(lái)看，霧日數(shù)最多出現(xiàn)于秋季，冬季略低，春、夏兩季所占比例較低。這與秋、冬季節(jié)大氣處于靜穩(wěn)狀態(tài)有關(guān)。

（3）萊西市霧持續(xù)1 d的天氣過(guò)程最多，隨著霧持續(xù)日數(shù)的遞增，霧天氣過(guò)程出現(xiàn)次數(shù)迅速遞減。持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的霧天氣過(guò)程主要在秋、冬季節(jié)，在冬季更為高發(fā)。

（4）霧日數(shù)與逐日平均氣溫及最高、最低呈顯著負(fù)相關(guān)，氣溫越低，萊西市霧發(fā)生的頻率越大。隨著日均相對(duì)濕度的逐漸增大，萊西市霧日的出現(xiàn)概率呈先增大后減小的趨勢(shì)，日均相對(duì)濕度增至80%～89%區(qū)間時(shí)，霧日出現(xiàn)所占概率達(dá)到峰值。

（5）冬、春季節(jié)日平均相對(duì)濕度與常年月平均相對(duì)濕度相差較大時(shí)容易出現(xiàn)霧日，夏、秋季節(jié)日平均相對(duì)濕度與常年月平均相對(duì)濕度接近時(shí)就會(huì)出現(xiàn)霧日；冬、春季節(jié)日平均氣溫偏低時(shí)，容易出現(xiàn)霧日，夏、秋季節(jié)日平均氣溫與常年月平均氣溫差值較小時(shí)容易出現(xiàn)霧日。