引言

秦皇岛是华北地区人口较密集的城市。公路、铁路、航空线路贯通其中，为华北和东北的交通大动脉。秦皇岛港又是世界能源输出第一大港。几乎每年都出现因浓雾所导致交通事故，给人民生命财产、企业经济利益造成巨大损失。大雾天气已经引起社会各界的广泛关注。对此，许多气象学者也从不同角度不同范围开展了对大雾的广泛研究，如:毛冬艳、孙涵、陈林等^[1-3]分别从天气、气候的角度对大雾的气候特征、发生的气象条件、卫星图像上的光谱特征等进行了分析研究, 吴兑、周学鸣、徐怀刚等^[4-6]从大气气溶胶污染、城市的热岛效应及利用大气边界层探测资料对大雾的识别、变化和对大气的污染等问题进行了探讨和研究；郭立平、王丽荣等^[7-8]对冀中平原雾的形成特征及变化进行了分析。赵玉广等^[9]分析了河北省雾的气候特征，认为秦皇岛在河北省是相对少雾的地区，只给出了河北省中南部地区雾的预报流程, 对山区雾、沿海雾没有进行分析。另外陈云蔚等^[10]，从气候规律角度分析了杭州市的雾、霾天气特点；崔晶等^[11]总结了威海市沿海大雾的特点及预报，这些对秦皇岛雾的预报都有借鉴意义。

秦皇岛北依燕山，南临渤海，中部为平原, 受我国东南沿海季风环流和环渤海巨大水体的热源效应的影响，同时由于地形的变化秦皇岛内陆、沿海地区雾出现频率、时段、性质均有较大不同。对不同下垫面情况下出现雾进行分析，做好雾的预报服务，意义十分重要。

1 资料选取

本文所使用的资料为秦皇岛市、青龙满族自治县、抚宁县、卢龙县和昌黎县5个站1957—2006年“气表-1”资料(能见度小于1000m)。秦皇岛位于燕山山脉东段，境内地貌类型多样(见图 1)，北高南低呈阶梯状，垂直地带差异性比较明显。境内北部是山地，遍布抚宁县、卢龙县北部及青龙满族自治县全境，占全市总面积的58%，海拔一般在200~1500m之间；境内中部是海拔50~100m的丘陵。秦皇岛市区、昌黎县和抚宁县南部是平原，海拔0~20m。考虑沿海地区气候变化与内陆有较大的不同，选择南部沿海地区代表站为：北戴河气象站(即秦皇岛市气象站)，内陆地区代表站为：青龙满族自治县气象站。

2 统计分析 2.1 年变化

沿海地区50年间共出现雾日395次，平均每年7.9次。最多年份21次(1990年)。1997年没有出现雾日。北部内陆地区，50年出现雾435次，平均每年8.7次。最多年份21次(1990年)。最少年份2次分别出现在1970、1982年(见图 2)。由此可见，年平均雾日的地理分布很不均匀，由平原向丘陵、山地递增。南部平原地区紧邻渤海受海洋水体调节作用，昼夜温差相对比较小，同时受海陆风环流影响空气容易扩散, 不利雾形成。而北部山区青龙县气象站四面环山，又依偎在青龙河畔，昼夜温差大，风力小，多山涧、溪流输送水汽，利于雾形成。

2.2 各月出现频率

沿海地区雾常见于春、夏两季(见图 3)，出现频率几乎相当，11月还是相对多雾的月份。1、9、10、12月四个月出现次数较少。进入春季以后，环流以冬季的北风或西北风为主转为以南风或东南风为主，这种风向有利于暖湿气流从海上吹向陆地，同时春季随着气温回升，海面的蒸发量开始增大，沿海空气湿度随之增大，在合适的流场下，冷空气与暖湿空气结合，容易在沿海形成平流雾。9月副热带高压南退，大陆高压控制，空气湿度小，秋高气爽，很少出现雾。

内陆地区的雾主要出现在夏、秋季，春、冬季则很少出现。由于地形不同，春季山区气温回升快，沿海受水体影响气温低，对比青龙和秦皇岛同日最高气温春季相差最多达10℃，而其他季节南北温差在2~4℃，所以春季山区白天气温升温迅速，风大，湿度小，不利于雾形成。夏、秋季内陆盛行偏南气流，北部山区水汽条件好，由于山地阻挡作用地面风力较小，当弱冷空气影响时有利水汽凝结，生成雾的几率相对沿海较高。

11月份，秦皇市高空环流较为平直，地面为变性冷高压，低层有弱温度脊，天气晴朗，微风的夜间就有利于辐射雾形成，是一个相对多雾的月份。冬季气温低，大部分时段气温在0℃以下，水汽含量小，很少出现雾。

2.3 四季各时刻出现雾的分析

沿海地区春、夏季出现雾的最多时刻在6—7时，秋季最多在7—8时，冬季最多在8—9时(图 4)，随着季节的转换，日出时间逐渐后移，出现雾的时间向后推移1个小时左右。春季在13—15时很少出现雾，夏季气温高、日照充足12—17时很少出现雾，秋季空气湿度小12—16时很少出现雾，冬季气温低只有13—14时很少出现雾。

内陆地区出现雾的时间和沿海有明显的不同，春季出现雾的最多时刻在7—8时，夏季最多在6—7时，秋季最多在6—8时，冬季最多在8—10时(图 5)。春季10时以后就很少出现雾了，夏季气温高，9时以后很少出现雾，秋季空气干燥10时以后很少出现雾。冬季气温低，出现雾的次数少，多出现在日出之前，随着太阳升起，雾开始消散，11时后很少出现雾。

2.4 出现雾时对应温度分析

当近地面气温下降接近露点温度时，水汽呈饱和状态凝结成小水滴出现雾。秦皇岛沿海、内陆地区出现雾时对应的气温均呈双峰型(见图 6)。气温低于-9℃，高于26℃没有雾发生。6~9℃是雾发生较少的温度段。

沿海地区发生雾时，气温在18~21℃最多，其次在-6~0℃。北部山区发生雾时，气温在15~18℃最多，其次-3~6℃。沿海地区由于水汽含量高, 对应出现雾频率高的气温范围-6 ~24℃，比北部山区-3~21℃偏大。

3 秦皇岛区域出现雾的主要天气类型

根据1981—2000年沿海出现雾133次，内陆出现雾174次，返查历史天气图，总结归纳出秦皇岛区域出现雾的主要天气类型有三种：

(a)低层暖舌，地面弱高压微风型；

(b)低层暖舌，地面鞍型场静风型；

(c)低层暖脊，地面弱低压微风型。

3.1 低层暖舌地面弱高压微风型

1990年2月16日是一次比较典型的低层暖舌，地面弱高压影响出现的雾天气。在850hPa天气图上(见图 7)，暖舌从山东半岛伸向华北地区的北部，华北上空气温明显偏高，ΔT ₂₄为正变温区，这种分布表明：华北地区的气压场均匀，容易形成低层混合逆温，阻碍了空气扩散。在地面图上(见图 8)中国大陆几乎全部被弱高压控制，华北地区及冀东地区气压梯度不大，风力小，由于低层暖舌的长时间维持，华北北部的冀东地区出现雾、霾天气。

3.2 低层暖舌地面鞍型场静风型

低层暖舌，地面鞍型场静风型，低层温度场也有非常明显的暖舌长时间维持(见图 9)，在850hPa天气图上，海上高压与大陆蒙古高压遥相呼应，鄂霍次克海低压和南亚的低压遥相呼应；在地面图上(见图 10)气压场的分布与低空高度场基本一致，这样的气压场、高度场分布使得冀东地区基本处于鞍型场的静风区内，空气扩散慢，雾区在鞍型场附近形成。

3.3 低层暖脊地面弱低压微风型

低层暖脊，地面弱低压微风型天气概念模型主要表现特点如下：在850hPa天气图上(图 11)，低层暖脊势力比较强盛，暖中心在河套地区，冷中心偏北，高度场主要表现气旋中心偏北，在62°N，102°E附近，青藏高压已经建立，华北及冀东地区处于高空槽影响下；地面气压场的分布(图 12)与高度场相似，低压中心在60°N，115°E，华北及黄河下游地区为深槽，槽底伸至西南地区，河北处于低压槽内，暖空气滞留于华北及冀东地区，区域性较长时间停留，导致低层混合逆温，阻碍了空气扩散。

4 预报方程建立

雾是一种地方性很强的近地面层天气现象，作好雾的预报既要考虑雾生成的环流背景、影响系统，又要结合本地的具体情况考虑温度、湿度、风速、层结稳定度等。通过统计分析筛选出影响雾的因子。

x₁:预报站点未来24小时中层湿度状况，取日本数值预报JFXFE572、573，当700hPa的T-T_d≤10℃时(沿海格点选39°N、120°E，北部地区格点选40°N、119°E)，x₁=1，否则x₁=0；

x₂：当大气层结静稳时，垂直混合太弱，不利大雾的形成；层结不很稳定，垂直混合太强，气流扩散强烈也不利雾的形成，只有适度的混合作用才能形成较厚的雾，垂直上升速度在(-1~-5)hPa/h对雾形成非常有利。当JFXFE572、573数值预报站点(读取方式同上)700hPa垂直上升速度在(-1~-5)hPa/h时，x₂=1，否则x₂=0；

x₃：地面湿度状况：预报站点当日14时地面观测相对湿度。当14时相对湿度≥60%且有上升趋势时，x₃=1，否则x₃=0；

x₄：低空层结状况：当日北京08时探空850hPa以下出现逆温层或等温层时, 14时气温与预报的当晚最低气温之差北部山区达12℃时、南部沿海地区达10℃时，x₄=1，否则x₄=0；

x₅：地面图上，预报站点处于均压场中，或受弱高压控制，或处于弱低压槽区，x₅=1，否则x₅=0；

建立MOS预报方程如下:

$ \begin{array}{l} Y = 0.18{x_1} + 0.24{x_2} + 0.19{x_3} + \\ \;\;\;\;\;\;0.17{x_4} + 0.22{x_5}\\ {Y_c} = 0.61 \end{array} $

实际预报中首先进行消空，满足下列条件：

(1) 预报县、区观测站当日08时、14时地面无4m·s^-1以上偏北风，且前一天4次定时观测无8m·s^-1以上偏北风；

(2)预报站点未来地面形势为弱高压区，鞍形场或均压场；

(3)预报站点未来850hPa处于弱暖脊控制；

(4)预报县、区夜间无冷锋过境，或虽有冷锋过境但锋后无4m·s^-1以上的风。

进而将各因子代入预报方程，如果Y≥Y_c预报24小时有雾。

在2007年1月至2008年6月的实际业务运行中，对5个测站出现89次雾进行预报，预报准确率达71%。

5 小结

本文通过对秦皇岛地区出现雾日的统计，分析了沿海、内陆雾变化的时空特征，对做好今后大雾预报及服务有较强的指导意义。

(1)秦皇岛内陆地区和沿海地区出现雾日的季节、时刻都有较大差异，针对出现时刻不同，分别发布临近预警及解除信号。

(2)通过统计分析，秦皇岛区域出现雾的主要天气类型有三种：

(a)低层暖舌，地面弱高压微风型；

(b)低层暖舌，地面鞍型场静风型；

(c)低层暖脊，地面弱低压微风型。

(3)筛选出影响雾的主要预报因子，建立MOS预报方程，在一年多的业务应用中，收到很好预报服务效果。

致谢：本文写作过程中得到江西省气象局殷建敏老师的指导，仅致谢意!