第４３卷第４期 ２０１５年８月 气象科技 Ｖｏ１．４３．ＮＯ．４ Ａｕｇ．２０１５ ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２００１￣２０１２年鲁南雾气候特征及形成机制 李永果 马丽 李芳 肖磊 邓海利 王晓默 （山东省济宁市气象局，济宁２７２０００） 摘要利用地面、探空实况资料及数值预报资料，对２００１ ２０１２年鲁南地区雾天气现象进行了分析，主要分析了 气候特征、湿度、探空、近地面物理量指标。分析发现：鲁南雾主要集中在１Ｏ一１ｚ月，２０１０年以后，鲁南雾日呈显著 增多趋势。鲁南雾期间９Ｏ 相对湿度湿层顶平均在９２５ ｈＰａ以下，平均逆温层顶为９５０ ｈＰａ左右；８５０～９２５ ｈＰａ 有明显的单独的由弱到强的暖平流中心，暖平流建立时间比雾发生提前Ｏ～２４ ｈ。９２５ ｈＰａ高湿区的建立比雾发生 提前６～２４ ｈ；前期５００ ｈＰａ左右下沉运动极值建立时间提前雾６～２４ ｈ；８５０～９２５ ｈＰａ明显的辐合中心建立时间 提前雾０～２４ ｈ。 关键词雾；边界层；逆温层 引言 １９６０－－２０１０年陕西７６个台站地面观测中的雾资料 探讨了陕西雾的时空变化特征以及与雾日多发季节 相联系的大气环流异常。樊琦等 利用ＭＭ５对 近年来，随着交通的迅速发展，雾天气对海、陆、 空交通经济的巨大影响引起了人们越来越多的关 注。持续性雾天气所造成的能见度降低，往往给船 珠江三角洲地区大雾过程进行了数值模拟研究发 现：模式很好地模拟了大雾过程的流场变化特征及 表征大雾的液态水含量分布。利用模式模拟的液态 水含量值估算的能见度水平分布情况与实况的观测 结果也较为一致。李子华等＿６ 。。对我国近年来雾的 研究进展以及数值模拟大雾天气的边界层结构和生 效机制进行了分析。吴兑等口 利用自动站的每分 舶航行带来困难，诱发道路交通事故，妨碍飞机起 降，给人民的生活生产带来极大不便。随着城市热 岛效应增强和空气污染状况加重，雾日数急剧上升。 鲁南地区煤炭资源丰富，随着近几年煤矿资源 开发，雾日有着明显上升的趋势，尤其是大雾（能见 度小于１ ｋｍ）日数显著增加（数据记录存在霾天气 钟观测资料分析了南岭山地高速公路浓雾的能见度 特征。邓雪娇等＿１ 利用野外观测数据，分析了有 雾和无雾时的天气型和边界层风、温、湿结构特征。 曹治强等口。 分析了华北和黄淮地区雪后雾发生时 暖湿平流与逆温层的相互作用。国内外也开展了一 系列时空分辨率较高的雾天大气边界层野外观测实 被误记为大雾的可能）。２０１１年９—１２月，山东省 共出现了３６天大雾天气，相当于每３天中就有一个 雾天，被列入“２０１１年山东省十大天气气候事件”。 开展对雾的分析及客观预报方法研究显然具有十分 重要的意义。 沈澄等＿１］对南京地区２０１０年两次秋季大雾天 气过程进行了对比分析发现，雾的发展与地面气温 的演变均有较好的对应关系。王博妮等 利用沪宁 高速公路自动气象监测站数据，对大雾形成机理进 验（Ｐｉｎｎｉｃｋ等，１９７８；黄建平等，１９９８；李子华等， １９９９；Ｃｏｌｌｅｔｔ等，２００１；王凯等，２００６；邓雪娇等， ２００７），本文旨在天气尺度分析中总结鲁南地区大雾 预报指标，为鲁南大雾预报提供技术参考。 行了研究发现能见度与与相对湿度呈稳定的指数衰 减关系，雾区上空的热力因子和动力因子的分析证 本文主要从基层台站业务需要出发，从短期天 气预报的角度，从边界层气象要素变化出发，对鲁 南雾进行系统性分析，力求找出鲁南雾预报的相关 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｑｘｋｊ．ｎｅｔ．ｃｎ气象科技 明了雾区大气层结状态的稳定性。张宏芳等 利用 山东省气象局青年科研基金项目“济宁雾天气特征分析及预报预警技术研究”（２０１５ＳＤＱＮ０８）资助 作者简介：李永果，男，１９８３年生，理学学士，工程师，主要从事短期天气预报，Ｅｍａｉｌ：ｚａｉｈｅｂｉａｎ２００８＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ 收稿日期：２０１４年７月３１日；定稿Ｅｌ期：２０１５年２月２５日 ７１Ｏ 气 象 因子，并对近１２年雾天气过程进行因子筛选、检验。 对雾期间湿度、近地逆温、低空逆温层高度、逆温强 度演变与能见度进行对比分析。研究近地面逆温层 的建立与崩溃机制。研究鲁南近１２年雾的气候特 征。以期深入地认识鲁南雾形成的主要天气学成 因，为台站雾的预报提供一些有用的信息。 １ 资料来源及天气实况 实况资料来自国家气象中心下发的各个气象台 站的地面、高空观测资料。统计年限为２００１ ２０１２ 年，统计标准为：统计鲁南地区（菏泽、济宁、枣庄、临 沂辖区内）出现两个（含两个）以上大监站出现水平 能见度低于１０００ ｍ的所有雾天气（包括轻雾、雾、 浓雾、强浓雾）。统计站点包括菏泽、定陶、兖州、济 宁、枣庄、费县６站。统计时段为从出现雾时的前一 日１４：Ｏ０开始，雾结束后停止统计。统计内容包括 能见度、高低空天气形势、地面天气形势、有无冷空 气入侵、Ｔ、 、风向／风速、济南和徐州探空资料（高 度、Ｔ、Ｔ—Ｔ 、风向／风速、ｑ、相对湿度）。 ２鲁南雾的气候特征 以２Ｏ：（）０为界，统计了每年（２００１－－２０１２年）出 现雾（能见度小于１ ｋｍ）日数，２Ｏ：（）（）前后都出现雾 则记为两个雾日。统计了每年雾次数、连续性雾次 数（两天以上出现雾计为一次连续性雾过程，若在连 续雾期间出现所列６个观测站能见度均超过１ ｋｍ 则视为雾过程结束，若第２天仍有能见度低１ ｋｍ 的天气则重新开始记为新的雾过程，以２Ｏ：００为界， 如２０：Ｏ０前后均出现雾则记为一次连续性雾）。 根据数据统计（图１），２００１－－２０１２年鲁南共出 现雾２６７日，进入２０１０年以后，雾日呈显著增多趋 势。２００１ ２００９年平均雾日为１８．８天，２０１０ ２０１２年平均雾日则上升到３２．７天。从雾次数上 看，近１３年鲁南共计发生雾２３１次，平均每年 １９．２５次，２００１－－２００９年平均雾次数为１５．３次， ２０１０ ２０１２年平均次数则达到３１．０次。近１２年 连续性雾次数为３Ｏ次，年际分布比较均匀，年平均 ２．５次。 从季节特征来看，鲁南雾主要集中在１０—１２ 月，约占全年的５Ｏ ，其次为１—２月。连续性雾则 集中在每年的１１月至次年３月，占全年连续性雾的 ９６．７ 。从持续性时间来看，小于等于６ ｈ的占 科 技 第４３卷 年份 图１近１２年鲁南雾日数和雾次数 （６个站中有一个站次以上出现能见度小于１ ｋｍ天气则记为１个 雾日，出现６个站能见度均大于１ ｋｍ的天气时记为大雾结束） ６７．２，大于６ ｈ且小于等于１２ ｈ的占２４．６ ，１２ ｈ 以上的雾天气只占８．２ 。 雾发生时段集中在０２：Ｏ０ ０８：Ｏ（］，占６２．６ ， 其次是２Ｏ：Ｏ０ ０２：（）（），占１９．１ 。 ３鲁南雾湿度特征 对出现雾天气时，能见度和湿层高度及厚度进 行统计发现，鲁南发生雾时，高湿区的底层一般都是 在地表附近，８Ｏ 相对湿度湿层顶平均值济南为 ９１３．５６ ｈＰａ，徐州为９２７．４６ ｈＰａ。在３７５个有效探 空时次，８Ｏ 湿层顶在８５０ ｈＰａ以下的有３１７个，占 ８４．５３ 。９Ｏ 相对湿度湿层顶平均济南为９３１．５７ ｈＰａ，徐州为９４７．１１ ｈＰａ。在２７３个有效探空时次 中，９０ 湿层顶在８５０ ｈＰａ以下的有２４６个， 占９０．１１ 。 对２６７个雾日进行当日１４：Ｏ０的Ｔ—Ｔ 分析 发现，当出现雾时，６个代表站中，有Ｔ—Ｔ 一０出 现的雾日为２０１，占７５．２８ ，有Ｔ—Ｔｄ≤１出现的 雾日为２２９，占８５．７７ ，有Ｔ一丁ｄ≤２出现的雾日 为２５５，占９５．５１ 。 对２６７个雾日进行雾日前一天１４：（）（］Ｔ—Ｔ 分析发现，当出现雾时，６个代表站中，有Ｔ—Ｔ 一０ 出现的雾日为４２，占１５．７３ ，有Ｔ—Ｔｄ≤１出现的 雾日为９５，占３５．５８ ，有Ｔ—Ｔ ≤２出现的雾日为 １５１，占５６．５５ 。可见用上一日１４：Ｏ０的Ｔ、一 作 雾预报指标并不十分有效。 分别对６个代表站纳入统计范围的能见度和Ｔ ｆｒｄ进行单独分析。 第４期 李永果等：２００１ ２０１２年鲁南雾气候特征及形成机制 ７１１ 菏泽站：Ｔ—Ｔ 一０，６１个有效数据的能见度平 均值１．８８ ｋｍ，其中出雾次数为３７，占６０．６６ 。 Ｔ— 一１，４８个有效数据的能见度平均值为３．５８ ｋｍ，其中出雾次数为１４，占２９．１７ 。 定陶站：Ｔ—Ｔ 一０，７６个有效数据的能见度平 均值１．９７ ｋｍ，其中出雾次数为４９，占６４．４７ 。 Ｔ—Ｔ 一１，５１个有效数据的能见度平均值为４．４１ ｋｍ，其中出雾次数为１６，占３ｌ＿３７ 。 ３５５．９３ ｍ，２００ ｍ以上的１０７个，占７７．５４ 。逆温 强度从０．１２～４．１６℃／１００ ｍ，平均１．２５℃／１ＯＯ １ＴＩ，０．５℃／ｌｏｏ ｍ以上的１１１个，占８０．４３ 。 徐州探空分析发现，逆温层底部基本接近地面， 平均逆温层顶为９６３．４５ ｈＰａ，１４０个有效数据中， ９２５ ｈＰａ以下的１２９个，占９２．１４ ，平均厚度 ３７１．０４ ｍ，２００ ｍ以上的１２８个，占９１．４３ 。逆温 强度从０．１４～７．１４℃／ｌｏｏ ｍ，平均１．１５℃／ｌｏｏ 兖州站：Ｔ—Ｔ 一０，８１个有效数据的能见度平 均值１．５７ ｋｍ，其中出雾次数为５３，占６５．４３ 。 Ｔ—Ｔ 一１，３９个有效数据的能见度平均值为２．２０ ｋｍ，其中出雾次数为２Ｏ，占５１．２８ 。 济宁站：Ｔ—Ｔ 一０，６１个有效数据的能见度平 均值０．８１ ｋｍ，其中出雾次数为４９，占８０．３３ 。 Ｔ—Ｔ 一１，５６个有效数据的能见度平均值为１．４２ ｋｍ，其中出雾次数为２８，占５０．０Ｏ 。 枣庄站：Ｔ—Ｔ 一０，１９个有效数据的能见度平 均值０．９２ ｋｍ，其中出雾次数为１５，占７８．９５ 。 Ｔ—Ｔ 一１，６０个有效数据的能见度平均值为１．７９ ｋｍ，其中出雾次数为２４，占４０．（）（］ 。 费县站：Ｔ—Ｔ 一０，３０个有效数据的能见度平 均值０．７９ ｋｍ，其中出雾次数为２６，占８６．６７ 。 Ｔ—Ｔ 一１，３９个有效数据的能见度平均值为２．１８ ｋｍ，其中出雾次数为１１，占２８．２１ 。 同时对出雾前一天１４：００和出雾当日０２：００温 度差（Ｔ 一Ｔｏ。）进行分析发现，近１２年出雾时，Ｔ ，ｒ０ 的平均值为６．０２，１７０个有效数据中，温差在 ４～８之间的为９３个，占５４．７１ 。 ４鲁南雾时探空资料分析 分别对鲁南出雾时，济南、徐州两个探空站的探 空资料进行统计分析，统计数据只统计最低层到 ７００ ｈＰａ的所有层次的高度、Ｔ、Ｔ—Ｔｄ、风向风速、 比湿、相对湿度。 近１２年２６７次有效数据的雾天气，雾发生前一 日２０：００有逆温层建立的次数济南１５９次，占 ５９．７８ ，徐州１３４次占５０．３８ 。 济南探空分析发现，逆温层底部基本接近地面， 平均逆温层顶为９５９．３１ ｈＰａ，１３８个有效数据中， ９２５ ｈＰａ以下的１２４个，占８９．８６ ，平均厚度 ｍ，０．５℃／１００ ｍ以上的１ｌ２个，占８Ｏ．００ 。 ５鲁南雾时物理量特征 对近１２年雾天气，每年选取一次影响较重的雾 天气过程进行研究，对此１２次鲁南雾过程进行物理 量场的分析，以期得到一些预报指标。 分别对１２次雾过程时出现恶劣能见度站点的 散度、垂直速度、相对湿度、平均温度作时间垂直剖 面，发现：８５０～９２５ ｈＰａ雾期间有明显的单独的弱 到强的暖平流中心，暖平流随高度向上向下迅速减 弱。暖平流的建立提前雾发生１２～２４ ｈ。５００～ ７００ ｈＰａ以冷平流为主。 雾形成之初，低层降温有利低层水汽凝结，而中 低层（９２５～７００ ｈＰａ）暖平流，有利空中形成逆温“暖 盖”。使得低层水汽达到饱和，形成雾（图２）。 雾发生时，地面垂直速度很小，接近于零，大多 为非常弱的上升运动，但很低高度即变成下沉运动， 下沉运动随高度增强，并在５００ ｈＰａ左右达到极值。 雾发生前１２～２４ ｈ，５００～７００ ｈＰａ存在明显的下沉 气流，随时间逐渐下沉至低层，下沉速度逐渐减弱， 至地面时开始出现雾。 温度平流和垂直运动在不同高度上的差异，是 逆温层形成和长时间维持的重要原因。边界层（９２５ ｈＰａ以下）的冷平流和弱辐合上升运动有利低层气 温下降，９２５～５００ ｈＰａ暖平流和辐散下沉可造成该 层气温升高，逆温层形成于上升运动和下沉运动的 交界面（图３）。 雾发生时，大于等于７０ 高湿区尽在９２５ ｈＰａ 以下，９２５ ｈＰａ以上，相对湿度迅速降低，９２５ ｈＰａ以 上高湿区不利于雾形成。９２５ ｈＰａ高湿区的建立比 雾发生提前６～２４ ｈ，但并非９２５ ｈＰａ建立湿层且 ９２５以上湿度迅速降低就可以发生雾天气（图４）。 ７１４ 气 象 科 技 第４３卷 提前雾０－－２４ ｈ。 参考文献 ［１］ 沈澄，姜有山，刘冬晴．南京秋季辐射雾与平流雾边界层气象 要素特征比较［Ｊ］．气象科技，２０１３，４１（３）：５５２—５５７． ［２］ 王博妮，于庚康，袁成松，等．２００９年初冬沪宁高速公路大雾过 ［７］周小刚，王强，邓北胜，等．北京市一次大雾过程边界层结构 的模拟研究［刀．气象学报，２００４，６２（４）：４６８—４７５． ［８］尹球，许绍祖．辐射雾生消的数值研究（Ｉ）数值模式［Ｊ］．气象 学报，１９９３，５１（３）：３５１－３６０． ［９］尹球，许绍祖．辐射雾生消的数值研究（ＩＩ）生消机制［Ｊ］．气象 学报，１９９４，５２（１）：６０—６７． ［１Ｏ］陆春松，牛生杰，杨军，等．南京冬季平流雾的生消机制及边 程成因分析ＥＪ］．气象科技，２０１４，４２（３）：５０３ ５１０． ［３］ 张宏芳，张科翔，潘留杰，等．近５１年陕西雾时空变化及大气环 流特征［ｊ］．气象科技，２６１３，４１（４）：７６３—７１２． ［４］ 樊琦，王东海，黄聪敏，等．一次广东省大雾过程的数值模拟分 析［Ｊ］．气象科热带气象学报，２００９，２５（５）：５８９—５９５． 界层结构观测分析［Ｊ］．南京气象学院学报，２００８，３１（４）： ５２０—５２９． ［１１］吴兑，赵博，邓雪娇，等．南岭山地高速公路雾区恶劣能见度 研究［Ｊ］．高原气象，２００７，２６（３）：６４９—６５４． ［１２］邓雪娇，吴兑，唐浩华，等．南岭山地一次锋面浓雾过程的边 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ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ｗａｓ ａｔ ９５０ ｈＰａ，ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａｎ ｏｂｖｉｏｕｓ ｗｅａｋ—ｔｏ－ｓｔｒｏｎｇ ｗａｒｍ ａｄｖｅｃｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ８５０ ａｎｄ ９２５ ｈＰａ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂｕｉｈ—ｕｐ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｒｍ ａｄｖｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ０ ｔｏ ２４ ｈｏｕｒｓ ａｈｅａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｇ．Ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｈｕｍｉｄｉｔｖ ａｒｅａ ａｔ ９２５ ｈＰａ ｗａｓ ６ ｔｏ ２４ ｈｏｕｒｓ ｅａｒｌｉｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ａｐｅａｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｇ．Ｔｈｅ ａｐｐｅａｒｉｎｇ ｏｆ ｅｘｔｒｅｍｅ ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ ｖａｌｕｅｓ ａｔ ５００ ｈＰａ ｗａｓ ６ ｔｏ ２４ ｈｏｕｒｓ ｅａｒｌｉｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ａｐｅａｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｃｅｎｔｅｒ ａｔ ８５０—９２５ ｈＰａ ｗａｓ ０ ｔｏ ２４ ｈｏｕｒｓ ｅａｒｌｉｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ａｐｅａｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｇ；ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ；ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ