引言

持续性雾天气所造成的能见度降低往往给船舶航行带来困难，诱发公路交通事故，妨碍飞机起降，给人民的生活和生产带来极大干扰。加深对持续性雾天气的认识，提高其预报准确率具有重要的社会经济意义，历来受到国内外专家学者的关注。大量研究揭示了我国不同地区雾的气候特征^[1-9], 吴兑等^[7]，周亚军等^[8]，张朝锋^[9]指出华南地区雾主要出现在春季, 冬季次之, 夏、秋季较少。还有一些研究分析了不同地区雾发生的环流背景和气象条件^[10-16], 张燕光、郭秀英等提出了华南沿海春季雾和海雾的天气分型^[13-14]，何云开等分析了南海北部近岸春季海雾的年际变化, 指出海雾日数偏多年华南沿海850 hPa上空存在一个由南向北的暖平流^[15]，万齐林等研究了南岭局地小地形背风坡的增雾作用^[16]。近年来，为了探讨雾更为细致的结构和演变，很多学者选取典型个例开展雾的诊断分析^[17-28]和数值研究^[29-31]，何立富等、孙连强等、濮梅娟等、谢小敏等^[23-26]指出低层暖湿平流、近地逆温层、对流层中下部的“干暖盖”对雾的形成和发展有重要贡献, 黄辉军等、吴兑等^[27-28]分析了华南不同地区雾的微物理结构和化学成分特征, 樊琦等^[30-31]通过数值模拟，探讨了珠江三角洲地区雾生消的机制和结构。基于各种研究成果，不少学者提出了雾的预报方法和系统^{[13-14, 24, 32-33, 35]}。珠江口地区紧邻珠江且濒临南海，水汽丰沛，是雾多发地区，且该地区人口密集、经济发达，持续性雾天气所造成的社会经济影响相对突出，但目前有关珠江口持续性雾天气的研究还较少，对雾生消的环流特征及物理机制缺乏系统的认识。本文揭示了珠江口地区持续性雾天气的年际变化和季节分布特征，通过诊断分析有利于雾生消的海平面气压场、高低空高度场、风场、温度场、水汽及大气层结结构，总结出珠江口地区出现持续性雾天气的主要环流形势有3种(A型——低压或倒槽的东侧、B型——高压的底部或后部，C型——均压场)，并选取典型个例分析了严重雾事件生消的物理机制，为持续性雾的预报提供参考。

1 资料与方法

根据《地面观测规范》规定，雾是大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能见度小于1.0 km的天气现象。本文的雾日统计以地面观测记录为准，即20:00至翌日20:00出现雾则计为1个雾日，并定义3个以上代表站有雾出现，且雾持续3天以上的雾过程为珠江口持续性雾。同时，为严格区分雾与霾，本文按照相对湿度大于90%的判据^[34]对入选雾过程进行了核实。本文所选取的代表站为珠江口及其附近地区的中山、深圳、斗门、顺德、番禺、上川岛等19站。研究所使用的资料包括：珠江口19个代表站的逐日天气现象、能见度、湿度、风等逐日常规地面观测资料、清远站的探空资料及NCEP/NCAR全球逐日再分析资料，资料起止时间为1980—2006年。

2 持续性雾的气候统计特征

按照文中持续性雾的定义，统计出1980—2006年间，珠江口地区共出现持续性雾73次，平均每年2.7次。持续性雾的年际变化较大，最多的年份有5次，最少的年份仅1次，20世纪80年代呈明显的减少趋势，20世纪90年代后呈增加趋势(图 1)。一年中，持续性雾主要出现在10月至次年5月(图 2)，其中，春季(主要是3、4月)出现持续性雾天气的概率最大，占全年的46%；其次是冬季，出现概率达37%；秋季较少，出现概率仅16%；6—9月还未出现过持续性雾天气。

3 出现持续性雾的环流分型

珠江口地区出现持续雾时的地面天气形势可分为3类：A型——低压或倒槽的东侧，B型——高压底部或后部，C型——均压场。其中，A型发生频率最高，达49%，主要出现在3—4月，以3月最多，雾持续时数很长，出雾时段主要是凌晨至上午和傍晚；B型出现频率达25%，主要在1—3月，雾持续时数也较长，出雾时段与A型类似；C型出现频率为26%，主要在10—12月，雾持续时数不长，出雾时段在凌晨和上午。

3.1 A型——低压或倒槽的东侧

春季，海平面气压场上，冷高压减弱入海，中心在长江口以东的洋面上，广西、贵州境内有一个弱低压(倒槽)，广东处于入海高压的后部和低压(倒槽)的东侧(图 3a)，受其影响，珠江口地区低层(1000 hPa)吹偏南风，将暖湿空气从南海输送到珠江口附近，易发生平流雾。之后，随着海上高压的减弱远离和低压(倒槽)的发展东移，珠江口的偏南风加强，暖湿空气的输送也加强，雾进一步发展。后期北方冷高压脊南压(图 3b)，干冷空气从中路或东路入侵，雾逐渐消散，或是当低压(槽)东移后如珠江口的南风风速过大，也不利于雾的发展。另外，在雾发展的整个过程中，850 hPa风场上广东受西南气流控制，大风中心位于两广交界处，有时可达到低空急流的强度，珠江口地区位于大风中心的右前方，存在风速的反气旋性切变，为负涡度区控制，层结稳定。500 hPa上，雾发生时，中低纬的西风气流较平直，有时会有弱的槽脊波动，但整个环流形势稳定。A型环流与张朝锋^[9]、张燕光^[13]、郭秀英等^[14]提出的入海高压后部型有相似之处，但如仅处于入海高压的后部，珠江口近地层受东北偏东风控制，很难有持续雾发生，只有当广东西侧的低压发展东移, 近地层转为偏南风时，雾才会发展加强。

3.2 B型——高压的底部或后部

冬春季，海平面气压场上，北方冷高压中心在贝加尔湖附近，向南伸展成西北至东南走向或南北向的高压脊，1020 hPa线通常在25°N以北，珠江口地区位于高压脊的底部或后部，西侧有一个倒槽(图 4a)，低层(1000hPa)吹偏东风或偏南风，偏东(偏南)气流将暖湿空汽从西太平洋(南海)输送到珠江口附近，暖湿气流经过较冷的陆面，加上大气层结稳定，易发生平流雾。后期，北方冷高压主体南压，1020hPa线越过25°N以南(图 4b)，珠江口地区低层转为偏北风或东北风，干冷空气使得雾消散。另外，与A型类似，850hPa珠江口地区也是位于西南低空急流中心的右前方，为负涡度区控制。500hPa环流稳定，中纬呈纬向型环流形势。

另外，在A型发展的后期，如果北方有新的冷高压南压，但冷空气移动速度较慢，天气形势由A型向B型转变；而在B型发展的后期，如冷高压不强，没有南下到广东而是从长江口以北减弱入海，广东西侧的低压槽东移，天气形势会由B型向A型转变。当A、B型环流紧连着发生时，常造成持续时间较长的严重雾过程。

3.3 C型——均压场

冬季，海平面气压场上，北方冷高压位置偏北，广东境内等压线稀疏(图 5a)，基本上是均压场，珠江口地区低层(1000 hPa)吹弱的偏北风，没有明显的暖湿空气输送，水汽条件不如A、B型充沛，但大气层结非常稳定，雾主要出现在凌晨和清晨且持续时间不长，可能是由辐射降温所引起，即辐射雾。后期，北方干冷空气快速南下(图 5b)，雾逐渐减弱消失。C型雾发生期间，850 hPa广东上空是一个反气旋性环流，500 hPa受副热带高压或弱脊控制。

4 典型个例分析

危害较重的持续雾往往发生在A、B型环流相继出现的情况下，其持续时间较长且影响范围广。2005年2月23—26日，珠江口地区发生一次严重雾过程，持续时间长达4天, 最小能见度不足100 m。受其影响，24日发生多起客轮就地抛锚事件，广州15条轮(车)渡航线停航，25日广深高速公路及邻近的107国道上出现长达几十千米的堵车长龙。雾前期属于A型环流，后期由A型向B型转变。本文通过对此典型个例的分析，初步探讨严重雾事件发生发展的物理机制。

4.1 雾演变过程和环流特征

2005年2月22日，海平面气压场上，冷高压入海减弱，中心在140°E附近，广东西侧是一个低压倒槽，珠江口以西地区近地层(1000hPa)受入海高压影响吹东北风，以东地区受西面倒槽影响吹东南风(图 6a)，广东大部地区有轻雾出现(图 7a)。23日，入海高压东撤，西侧的倒槽东移并加强为闭合的低压中心，珠江口地区位于低压东侧，近地层吹偏南风(图 6b)，珠江口以西出现大范围能见度小于1 km的雾天气(图 7b)。24日，随着低压的进一步发展东移，珠江口地区的偏南风加强(图略)，雾区向东扩展(图略)。25日，北方又有冷空气从中路南下，大陆冷高压向南伸展成西北至东南走向的高压脊，1020hPa线在25°N以北，广东处于高压脊底部，其西侧的低压向南收缩，天气形势由A型向B型转变，珠江口近地层吹偏东风，其以北是偏北风，以南是偏南风(图 6c)，冷暖空气交汇使雾天气继续维持，雾区由北向南收缩(图 7c)。26—27日，随着冷空气进一步南下，1020 hPa线越过25°N，珠江口近地层转吹偏北风(图 6d)，雾消散(图 7d)。雾强度存在明显的日变化(图 8)，午夜2时至上午8时，雾发展加强，能见度低于1 km，相对湿度在95%左右，而中午前后至夜晚，雾减弱，能见度上升而相对湿度降低，表现出明显的辐射雾特征，且期间珠江口大部地区温度日较差在5 ℃以上，说明雾是由夜晚辐射降温而形成。但在雾形成后，是近地层持续的暖湿平流使得雾得以维持，因此这是一次平流辐射雾。

4.2 雾生消的动力和热力结构特征

图 9a是23日00时(世界时)清远站的T-lnp图，可以看出：雾发展时，不稳定能量面积为负，地面到700 hPa的θ_se随高度递增，对流有效位能为0，对流层低层有明显的逆温现象，说明雾发生时大气层结比较稳定。另外，近地层温度露点差很小，水汽基本处于饱和状态，925 hPa以上温度露点差明显加大。风场上，近地层吹东南风，925和850 hPa吹西南风，700 hPa吹西北偏西风，风向随高度的增加呈顺时针旋转，存在暖平流。雾减弱后(图 9b)，负的不稳定能量面积减小，近地层(900 hPa以下)的逆温现象也减弱，表明雾减弱后大气层结虽仍然稳定，但稳定度有所减弱。同时，近地层的温度露点差明显加大，风向随高度的增加仍然存在顺时针旋转。

4.3 雾生消的物理机制

图 10是珠江口区域平均的温度平流和湿度平流随高度和时间的变化，由此可见：雾发展前期(22—24日)，由于珠江口处于低压东侧，近地层以偏南风为主，偏南气流将南海的暖湿空气源源不断输送到珠江口，使该地区近地层存有明显的暖平流(图 10a)和湿平流(图 10b)，为雾的发生发展提供有利的水汽和热力条件。同时，由于珠江口处于700 hPa暖脊区的前部和850 hPa西南气流中的暖平流区前部，使该地区的对流层中低层也有较强的暖平流(图 10a)，与暖平流相对应的是干平流(图 10b)。对流层中低层的增温减湿会形成一种“干暖盖”，在其作用下，近地层空气趋向更加潮湿，而其上面空气趋向更加干暖，气层变得更加稳定，有利于雾的维持和发展^[24]。另外，此期间珠江口地区近地层大部分时间存在较弱的上升运动(图 11a)，垂直速度为0~-0.08hPa·s^-1，同时还存在着弱的水汽辐合(图 11b)。近地层的浅层抬升有利于饱和湿空气的凝结以及逆温层的维持^[23]，水汽的弱辐合有利于雾在垂直方向上的发展。

雾发展后期(25日)，珠江口地区处于高压脊底部，近地层以偏东风为主，但其以南地区仍是偏南风。近地层的暖湿平流有所减弱，但仍存在弱的水汽辐合和浅层上升，对流层中下部仍有“干暖盖”，使得雾继续维持。

雾减弱消散阶段(26—27日)，由于冷高压脊进一步南扩，珠江口地区近地层转为偏北风。北方干冷空气的入侵使得该地区近地层转为冷平流(图 10a)和干平流(图 10b)，并出现了下沉运动，近地层水汽饱和度减小，逆温现象减弱。同时，由于冷空气对暖湿空气的抬升作用，对流层中下部出现较强的增温增湿，大气层结的稳定度减弱，珠江口地区出现了较明显的雨水，雾天气结束。

5 小结

(1) 珠江口地区持续性雾集中出现在10月至次年5月，尤其是春季出现概率最大。持续性雾的年际变化较大，20世纪90年代以前呈减少趋势，20世纪90年代后呈增加趋势。

(2) 出现持续性雾的环流形势可分为3种：A型——低压或倒槽的东侧，近地层偏南风输送南海的暖湿空气到珠江口形成平流雾；B型——高压的底部或后部，近地层偏东风输送西太平洋暖湿空气到珠江口形成平流雾；C型——均压场，近地层没有明显暖湿空气输送，层结稳定形成辐射雾。后期，北方干冷空气南下，或是西边低压槽东移使得珠江口地区的偏南风风速过大，促使雾消散。

(3) A、B型环流相继出现时会引发严重的雾事件。近地层暖湿平流的输入、浅层抬升、水汽弱辐合以及对流层中下部的“干暖盖”有利于饱和湿空气的凝结和逆温层的维持，是雾形成和维持的物理机制，而伴随偏北风南下的干冷平流是雾消散的主要因素。