沈大高速公路雾气候特征与气象要素分析

书书书 第２５卷 第１期 ２００９年２月 气 象 与 环 境 学 报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹＡＮＤＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００９ 收稿日期：２００８－０９－１７；修订日期：２００８－１０－２３。 基金项目：辽宁省气象局自筹资金项目“辽宁省雾的精细化客观预报方法研究”资助。 作者简介：李岚，女，１９８２年生，助理工程师，主要从事专业气象预报服务工作，Ｅｍａｉｌ：ｌ．ｎ１２１＠１６３．ｃｏｍ。 沈大高速公路雾气候特征与气象要素 李岚１　李洋２　邢江月１　关建华１　孙丽１　孙婧１ （１．辽宁省气象科技服务中心，辽宁 沈阳 １１００１５；２．辽宁省人工影响天气办公室，辽宁 沈阳 １１００１５） 　　摘　要：利用１９５８—２００７年沈大高速公路沿线６站雾日资料对沈大高速公路雾的气候特征及气象要素进行分析。结果表 明：沿海地区雾日偏多，且总体呈上升趋势，内陆地区雾日偏少，且呈下降趋势。内陆地区雾多出现在秋冬季，沿海地区多出现 在夏季。雾多在凌晨至日出前后时段生成，日出后逐渐消散，持续时间多为１—３ｈ。相对湿度、气温、风速和风向对雾的预报有 较好指示意义：当相对湿度在９０％—１００％时，春季气温为－５～１５℃、夏季为１６—２４℃、秋季为－３～１９℃、内陆冬季为－２０～ ２℃，沿海冬季为－７～４℃范围内，内陆风速为０—３ｍ·ｓ－１，沿海风速为０—６ｍ·ｓ－１，且沿海地区为偏南风时，雾易发生。 关键词：沈大高速公路；雾；气候特征；相对湿度；气温；风 　　中图分类号：Ｐ４２６４　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１６７３－５０３Ｘ（２００９）０１－００４９－０５ １　引言 雾是水平能见度小于１０００ｍ的一种常见的灾 害性天气。雾主要发生在近地面层，大量微小水滴 或冰晶飘浮在空中，使能见度减小，司机可视距离缩 短，从而对交通产生不利影响。近年来，随着国民经 济建设的迅速发展，现代高速公路建设进入了一个 快速发展的时期。但与此同时，雾对高速公路的影 响也日渐凸显。据统计，高速公路上因雾等恶劣天 气造成的交通事故，大约占总事故的１／４［１］。 随着人们对于高速公路雾产生影响的日趋关 注，关于高速公路沿线雾的特征及其预报方法的研 究相继开展。冯民学等［２］应用环境气象监测仪 ＡＭＷ自动气象站每分钟实测的有关资料和相应的 环流背景场，对２０００年２—４月沪宁高速公路发生的 ７次春雾进行分析，揭示了春雾形成过程中的若干特 征，并设计了实施临近预报制作的思路、。李清 华等［３］根据山西省高速公路沿线 １７个气象站 １９７１—２０００年气候资料，分析了大雾的地域分布及 其天气气候特征，并在此基础上将各路段的大雾天 气划分为不同的预报服务期和不同的预报服务路 段，为高速公路气象服务提供了有力依据。张飒 等［４］在分析了济青高速公路３０ａ地面观测资料的基 础上，提出了未来开展高速公路大雾服务的设想。 被誉为“神州第一路”的沈大高速公路地处我国 东北地区，它北起沈阳，南至大连，途经辽阳、鞍山、 营口，全长３７５ｋｍ，是中国内地第一条通车的高速公 路［５］。沈大高速公路沿途雾的分布具有明显地域和 季节差别，因此研究该高速公路雾的特征具有很好 的代表性，对于开展其他高速公路沿线雾的天气服 务，最大限度地减少因雾造成的交通危害具有重要 意义［６］。 ２　资料与方法 关于雾形成的基本气象条件，郭刚等［７］认为有 以下主要条件：水汽条件，当水汽充足，即空气湿度 越大或湿度层越厚越有利于雾的形成；气温条件，晴 空辐射降温或高湿空气遇冷凝结是大雾形成的必要 辅助条件；风条件，适当的风力为形成一定厚度和浓 度的雾提供有利条件。依据雾形成的基本气象条 件，本文选取辽宁省气候资料中心提供的 １９５８— ２００７年沈阳、辽阳、鞍山、大石桥、瓦房店和大连６站 的雾日、雾发生时间及 ０２、０８、１４时和 ２０时（北京 时）相对湿度、气温、风速和风向资料。利用雾日对 应的气象条件分析沈大高速公路雾气候特征，并选 取沈阳和大连分别作为内陆和沿海地区的代表站。 雾日统计以地面观测记录为准，即２０：００时至翌日 ２０：００时出现雾则计为１个雾日。 ３　结果分析 ３１　沈大高速公路雾气候特征 ３１１　年际变化 沈大高速公路沿线年平均雾日分布具有明显的 地区差异，普遍状况为沿海地区雾日偏多，内陆地区 雾日偏少。通过对近５０ａ沈阳和大连等６站雾日数 ５０　　　 气 象 与 环 境 学 报 第２５卷　 的统计可知，沈大高速公路沿线年平均雾日为７８— ３９４ｄ，其中大连雾日最多，为３９４ｄ；瓦房店次之， 为２６３ｄ；大石桥最少，为７８ｄ；鞍山、辽阳和沈阳３ 站雾日为８６—１２６ｄ。沈大高速公路南部路段雾 日较多是由于该地区临海，水汽充足，气候温和，海 上的暖湿空气经风力输送到冷的陆地表面，有利于 水汽凝结形成雾。而大石桥、鞍山等地区地势平坦 且气温日差较小，不利于水汽汇聚和凝结，故雾日较 少［８］。 从近５０ａ沈大高速公路沿线雾日数的整体变化 来看，内陆地区雾日数呈下降趋势，而沿海地区呈上 升趋势。王丽萍等［９］指出，雾日数偏少（多）与相对 湿度偏小（大）、气温偏高（低）存在一定的对应关系。 辽宁地处全球气候变暖的敏感区内，变暖趋势大于 全球的平均变暖趋势［１０］，而气候变暖会导致辐射降 温率的减小，不利于内陆辐射雾的形成。同时，近 ５０ａ内陆地区年平均相对湿度呈下降趋势，因此气温 的升高及相对湿度的降低可能是内陆地区雾日数减 少的主要原因。此外，近１０ａ来辽宁省中部城市群 的大气污染物浓度总体呈逐年下降趋势，大气中烟 尘粒子的减少会使形成雾的凝结核相应减少，从而 导致雾日数的减少。沿海地区雾日数总体呈上升趋 势，其主要原因是由于气温的升高会使沿海地区附 近海域的蒸发量加大，高湿气流经风力输送，使得沿 海地区易形成平流雾。 ３１２　季和月变化 沈大高速公路沿线雾四季均可形成，且主要集 中在夏季和秋季。但内陆地区和沿海地区存在较大 差异（表１），表现为内陆地区雾多出现在秋冬季，而 表１　１９５８—２００７年沈大高速公路沿线季节雾日统计 ｄ 季节 沈阳 辽阳 鞍山 大石桥 瓦房店 大连 合计 春季 ２２ １２ １３ １６ ４３ ９０ １９６ 夏季 ２７ １７ １７ １５ １０７ ２２８ ４１１ 秋季 ４４ ２９ ２８ ２０ ７２ ４１ ２３４ 冬季 ３３ ２９ ２８ ２７ ４１ ３５ １９３ 沿海地区雾多出现在夏季。从沈阳和大连雾日逐月 变化曲线来看（图１），沈阳雾频发阶段为８月到翌年 １月，而６月很少有雾出现；大连雾日逐月变化曲线 呈单峰型，且变化十分明显，进入５月雾日开始快速 增加，７月达到最多，４—８月为雾的频发阶段。辽 阳、鞍山和大石桥３站雾的月变化特征与沈阳基本 一致。瓦房店雾的月变化特征与大连较相似，只是 雾的频发阶段较大连晚２个月，为６—１０月。 　　沈大高速公路雾的季、月变化特征明显是由于 雾的不同成因而造成的。以沈阳站为代表的内陆地 图１　１９５８—２００７年沈阳和大连雾日逐月变化曲线 区发生的多为辐射雾，出现的天气形势多为冷锋后 型和冷高压型，８月至翌年１月期间往往是晴朗少 云、微风且昼夜温差大，易形成辐射逆温层，因此有 利于辐射雾的产生。以大连站为代表的沿海地区发 生的多为平流雾，出现的天气形势多为冷锋前型和 锋面气旋型［１１］，即暖湿空气流经冷的下垫面，在近地 面层产生水汽凝结而形成的雾，因此多出现在暖季。 ３１３　日变化 沈大高速公路雾的日变化明显，特别是内陆地 区。从雾发生和结束时间来看（图２），沈大高速公路 雾多在０１—０７时生成，０６—１０时结束。总的来说， 雾多在凌晨至日出前后时段生成，在日出后消散。 大部分雾持续时间小于１２ｈ（图２ｃ），持续１—３ｈ的 雾发生频率最高，沈阳为５９％，大连为５３％。虽然在 代表站中，雾持续时间多为３ｈ之内，但决不能忽视 持续时间长于１２ｈ的大雾天气，尤其是持续２４ｈ以 上的特长大雾天气，因为持续时间越长对交通的影 响越大，造成的雾害也越严重［１２］。在雾日有所减少 的基础上，其持续时间和出现次数是否有所增加？ 对特长大雾出现的趋势及形成的条件有待于进一步 探讨。 ３２　沈大高速公路雾与气象要素的关系 ３２１　雾与相对湿度 空气湿度是表示空气中水汽含量和潮湿程度的 物理量，是形成雾最重要的影响因子之一。图３为 沈阳和大连站雾日相对湿度频率分布。总体来看， 雾随着相对湿度的增大发生概率也增大，其中大连 呈明显的指数增长关系。雾发生时，２站的相对湿度 均在７０％或以上，特别是当相对湿度为９０％—１００％ 时，雾极易发生，概率分别为８１％（沈阳）和９１％（大 连）。 　第１期 李岚等：沈大高速公路雾气候特征与气象要素分析 ５１　　　 图２　１９５８—２００７年沈阳大连雾日开始时间和 结束时间及持续时间变化曲线 ３２２　雾与气温 气温对雾的形成具有一定的影响。如果地面热 量散失，温度下降，而这时接近地面的空气又相当潮 湿，那么当气温降低到一定程度时，空气中一部分水 汽就会凝结出来，变成很多小水滴，悬浮在近地面的 空气层里，从而形成雾。 　　图４为沈阳和大连四季雾日气温频率分布。从 图４可以看出，春季沈阳气温在 －５～１５℃时，雾容 易发生，概率为 ９５％，大连气温在 １—１５℃时，雾 容易发生，概率为９２％。夏季２站雾发生概率随气 图３　１９５８—２００７年沈阳和大连雾日相对湿度频率 温变化曲线均呈单峰型，且均为气温在 １６—２４℃ 时，雾容易发生，概率分别为９１％（沈阳）和８８％（大 连）。秋季沈阳气温在－３～１６℃时，雾容易发生，概 率为８４％，大连气温在４—１９℃时，雾容易发生，概 率为８８％。冬季沈阳气温在 －１９～２℃时，雾容易 发生，概率为９２％，大连气温在 －３～４℃时，雾容易 发生，概率为８２％。通过对沈大高速公路沿线其他 台站气温资料统计来看，内陆地区气温与雾发生关 系和沈阳基本一致，沿海地区除冬季气温比大连略 低外，其他３季与大连基本保持一致。总的来说，沈 大高速公路沿线春季气温在－５～１５℃时，夏季气温 在１６—２４℃时，秋季气温在－３～１９℃时，冬季内陆 地区气温在 －２０～２℃时，沿海地区气温在 －７～４ ℃时，雾易发生。 ３２３　雾与风 风对雾的形成具有一定影响，适当的风有利于 水汽向空中输送。由沈阳和大连雾日风速频率分布 可知（图５ａ），在风速为０—３ｍ·ｓ－１时，沈阳极易发 生雾，发生概率为９６％。大连在风速为０—６ｍ·ｓ－１ 时雾容易发生，发生概率为８７％。图５ｂ为沈阳和大 连站雾日风向频率分布。从图５可以看出，沈阳雾 发生概率随风向变化呈２峰２谷型，表现为在偏东风 时，雾发生概率最大，西南风时次之。大连雾发生概 率随风向变化呈单峰型，表现为在偏南风时，雾发生 概率最大。通过对沈大高速公路沿线其他台站风资 料的统计来看，内陆地区风速与雾发生关系和沈阳 基本一致，沿海地区与大连基本一致。因此，风速可 作为沈大高速公路雾预报的一个指示因子。风向对 沿海地区雾的预报同样具有很好的指示作用，但对 内陆地区作用并不大。这主要还是由于内陆地区易 产生的辐射雾与辐射降温、湿度和风速存在一定关 ５２　　　 气 象 与 环 境 学 报 第２５卷　 系，与风向的关系却不大。而沿海地区需要适当的 风速向北输送暖湿气流才更利于平流雾的产生。 图４　１９５８—２００７年沈阳和大连四季雾日气温频率 图５　１９５８—２００７年沈阳大连雾日风速和风向频率 ４　结论与讨论 （１）从近５０ａ雾日变化来看，沈大高速公路沿 海地区雾日偏多，且总体呈上升趋势，而内陆地区雾 日偏少，并呈下降趋势。从季节来看，内陆地区雾多 出现在秋冬季，而沿海地区雾多出现在夏季。 （２）沈大高速雾多在凌晨到日出前后时段生成， 在日出后逐渐消失。大部分雾持续时间小于１２ｈ， 持续１—３ｈ的雾发生频率最高。 （３）相对湿度、气温、风速和风向对沈大高速公 路沿线雾的预报具有较好的指示意义。当相对湿度 在 ９０％—１００％，气温在 －５～１５℃（春季）、１６— ２４℃（夏季）、－３～１９℃（秋季）、－２０～２℃（内陆 地区冬季），－７～４℃（沿海地区冬季）范围内，内陆 　第１期 李岚等：沈大高速公路雾气候特征与气象要素分析 ５３　　　 风速为０—３ｍ·ｓ－１，沿海地区风速为０—６ｍ·ｓ－１ 且沿海地区为偏南风时，雾易发生。 （４）沈大高速公路雾自北向南存在明显的气候 差异，中北部路段基本是以沈阳为代表的辐射雾，南 部沿海路段基本是以大连为代表的平流雾。辐射雾 的生成除了与湿度、气温、风有关外，还与大气层结 稳定度、云量存在一定关系。当近地面层结较稳定 或有逆温层存在，中、低云的总云量低于３—５成时， 雾易形成。 （５）雾具有很强的局地特征，在今后的交通气象 服务中除了要加强监测、研发雾的多种客观预报方 法外，还应结合雾的发生、发展规律，针对高速公路 不同路段、不同时期的特点来研究雾对交通气象的 影响。 参考文献 ［１］　田华，王亚伟．京津塘高速公路雾气候特征与气象条 件分析［Ｊ］．气象，２００８，３４（１）：６６－７１． ［２］　冯民学，袁成松，卞光辉，等．沪宁高速公路无锡段春 季浓雾的实时监测和若干特征［Ｊ］．气象科学，２００３， ２３（４）：４３５－４４５． ［３］　李清华，何瀚原，朱金花．山西高速公路沿线大雾特征 及预报服务［Ｊ］．太原科技，２００７（３）：５０－５２． ［４］　张飒，冯建设．济青高速公路大雾大气气候特征及其 影响［Ｊ］．气象，２００３，３１（２）：７０－７３． ［５］　甄宏．沈大高速公路两侧土壤重金属污染分布特征研 究［Ｊ］．气象与环境学报，２００８，２４（２）：６－９． ［６］　张振维，李巍，盖永刚．沈大高速公路沿线气象因子特 征研究［Ｊ］．环境保护科学，２０００，２６（１）：４５－４６． ［７］　郭刚，罗春田，郭玲．辽西地区区域性大雾气候统计特 征及预报［Ｊ］．气象与环境学报，２００６，２２（３）：７－１０． ［８］　陈传雷，蒋大凯，孔令军．近５３年辽宁雾的时空分布 及成因分析［Ｊ］．气象与环境学报，２００６，２２（１）：２１－ ２４． 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