引言

根据地面观测规范定义^[1]，雾是指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。根据雾发生时的能见度大小，业务观测中雾可分为雾(能见度0.5 km至小于1.0 km)、浓雾(能见度0.05 km至小于0.5 km)、强浓雾(能见度小于0.05 km)。雾的发生几率高、发生范围广、危害程度大，对交通、航运和环境都有严重影响，因此关于雾的研究越来越多，如：邓雪娇、吴兑、李子华、江玉华等^[2-5]研究了局地雾的宏微观结构及物理成因；康志明、王玮、何立富等^[6-8]诊断分析了典型雾天气形成过程和维持的原因；曹治强、毛冬艳、吴滨、刘小宁、孙丹、郑玉萍、陈连友等^[9-15]对雾天气的气候特征及发生条件等进行了分析；迄今对雾的研究大多停留在局地特征分析、个例分析、数值模拟以及雾预报方面^[16-23]，目前对河北省雾变化特征及其历史演变趋势的系统研究却很少，本文着重分析河北省雾的时空特征、日变化规律、长期变化趋势，旨在认识河北省雾的发生、发展规律，为雾的预报预测以及灾害防御等提供科学依据。

1 资料及技术方法 1.1 资料

(1) 河北省49个代表站1965—2006年的逐日雾资料、逐日相对湿度资料。这49个代表站在河北省内分布比较均匀，资料的完整性也比较好(图略)。综合考虑行政区域和气候区域特点，将河北省分为5个区域^[16]：冀北高原区、燕山丘陵区、冀东平原区、太行山区和山前平原区。

(2) 河北省16个观测站(基本站与基准站，属于24小时值班站)1965—2006年历次雾日的生消时间。

1.2 方法及技术约定

采用线性倾向估计及相关分析等方法分析雾日的变化趋势，利用Mann-Kendall方法研究河北省雾日的年代际变化，由于方法比较成熟^[24]，在这里不作详细介绍。用能见度小于1 km和相对湿度大于90%作为雾的判别标准^[9]。测站在一个观测日内的水平能见度与相对湿度同时满足上面两个条件，则认为该站点当日出现了雾，记为一个雾日。

2 河北省雾的时空特征分析 2.1 河北省雾的年变化

统计发现1965—2006年河北省49个代表站年平均雾日为15 d，42年中，1990年的雾日最多为28.2 d，1981年的雾日最少只有8.9 d，最多年与最少年相差近20 d。

雾日的分布受地形影响很大^[16]。河北省地形复杂，高原、山地、丘陵、盆地、平原类型齐全，因此雾日分布具有明显的区域地理特征。49个代表站42年平均的年雾日数分布如图 1所示，整体来看，高原、山区、丘陵的雾日较少，一般年雾日＜10 d，而平原的雾日较多，大部站点年雾日＞20 d。冀北高原区年雾日数明显偏少，大部分地区≤5 d，个别站点甚至≤1 d；燕山丘陵区除承德南部和唐山北部的几个站年雾日≥8 d外，其余站点年雾日大多≤5 d；山前平原区与冀东平原区，年雾日大多＞20 d，乐亭年雾日最多为31 d；保定、石家庄、邢台、邯郸的西部与张家口南部属于太行山区，年雾日多＜10 d，其中阜平、涉县属于深山区年雾日≤5 d。

2.2 河北省雾的月变化

将49个站累年逐月及逐年的雾日数进行平均，得到河北省累年各月及年的平均雾日数。累年各月雾日数分别除以年雾日数，即为各月雾日占全年雾日的百分率。由图 2可以看到，11月是河北省雾日数最多的月份，出现频率达到15.7%，其次为12月，出现频率为15.6%，5月河北的雾日最少, 仅占全年的2.6%。总体来看，3—6月属于河北省的少雾时间段，4个月总的雾出现频率只有13.4%。

2.3 河北省不同季节雾的变化

分析多年平均的各季节雾日数，春、夏、秋、冬四季雾所占的百分比分别为10.4%，19.2%，35.0%和35.5%，春季与夏季雾出现的频率较低，而秋、冬季是雾易出现的季节，两个季节雾所占的百分比达到70.5%。

研究不同季节雾的地理分布(见图 3)。除夏季外，其他三个季节均表现为平原地区的雾日数多于山区与高原。春季，全省的雾日都在4 d以下，平原区的雾日多在2 d以上，高原、山区与丘陵地带的雾日都不足2 d，有些地方甚至低于1 d；夏季，有3个雾日大值区，分别在山前平原、冀东平原及丘陵地带，雾日数大多在3 d以上，其中冀东平原站乐亭的雾日最多为8 d，秦皇岛、沧州、衡水、邢台4个市的东部平原站点雾日不足3 d，可能与东部地区靠近渤海有关，除了张家口西北部的几个高原站点雾日数在3 d以上外，其余的高原与山区测站雾日基本不足3 d；秋季，除唐山北部外，平原雾日数基本大于5 d，明显高于山地与高原，大值中心有2个，1个在冀东平原的乐亭雾日为11.3 d，1个在山前平原区的涿州雾日为10.6 d；冬季，雾日的大值区域与秋季类似，只是在山前平原地带有一个范围较大的大值区，雾日数在10 d以上，南宫雾日最多达11.6 d。

总之，河北省雾日分布具有明显的季节特征：在春、秋、冬季，平原的雾日数一般多于山区、高原与丘陵地带；高原站点雾日数在夏季最多；在夏季，丘陵地区雾日较多；秋、冬季沿海地区的雾日一般少于内陆的平原区。

2.4 河北省雾的年代际变化

对河北省49个气象站1965—2006年年雾日数距平进行分析(图 4a)，发现全省年雾日数呈现增加的趋势，并有明显的年代际转折特征，河北省雾日数在1972年以前是偏少期，其中1967年雾日最少，1972—1980年为偏多期，1980—1984年为偏少期，1984年以后又进入偏多期，22年中只有7年偏少，雾日最多的年份是1990年。

采用Mann-Kendall法对42年雾日数距平进行计算，进一步检验突变点，给定显著性水平0.05，根据UF与UB曲线的交点，检测得到20世纪70年代初期(即1970年)为非常明显的突变点(图 4b)，除20世纪80年代及2005和2006年雾增多趋势不明显外，70年代中后期及90年代至2004年河北省雾增加的趋势均比较显著(UF线超过了0.05临界线)，这与前文的雾日距平分析基本吻合。

3 河北省雾的日变化特征

采用河北省16个观测站1965—2006年历次观测的雾日生消时间来分析雾的日变化特征，雾开始、结束时间分析时取整点时间。约定在1日内发生的雾，无论发生次数及时间间隔，都记为一次雾日，连续出现的雾日(前一天结束时间与第二天开始时间相同)，定义为一次雾日。

3.1 雾开始时间的变化规律

雾日数按照雾发生时间进行分类，将16个站累年逐时的雾日数进行平均，得到累年逐时平均雾日数。逐时平均雾日数分别除以24个时刻累加平均的总雾日数，即为雾生在24个不同时刻的频率分布(图 5a)。总体来看雾生的峰值时间段在晚上20时后到次日08时以前，在24个时刻内，凌晨05时雾生的频率最高，达22.2%，06时次高为16.6%，09—19时雾生的频率很低，11个时次总频率只有3.64%。雾一般由于夜间的强辐射降温、逆温等形成，而温度在1天内有明显的变化特点，最低气温往往出现在05时左右，温度的迅速下降，有利于近地层水汽凝结形成辐射雾。

3.2 雾结束时间的变化规律

同理得到雾消在24个不同时刻的频率分布(图 5b)。发现雾消的主要时间段在凌晨05时到中午12时之间，8个时次总频率为86.2%，其中雾消在08时的频率最高，达18.8%。这可能由于08时太阳一般已经升起，温度在短时间内迅速升高，加速了水汽蒸发，从而雾易消散。

3.3 雾持续时间的变化

雾的持续时间越长，造成的灾害及影响越大，因此有必要对每次雾过程的持续时间进行详细分析。参照刘小宁等^[12]对雾的持续时间进行分级，计算各站出现各级雾持续时间频率。规定在1天内出现的雾，无论出现的次数及时间间隔，均记为一次雾过程，连续两日出现的雾当时间间隔在4小时以内时，定义为一次雾，雾持续时间等级定义为0~3 h，3~6 h，6~12 h和大于12 h。图 6为16个站雾各级持续时间所占百分比分布，由图中可以看到，各站雾均表现为持续时间越长，出现的频率越低。持续时间在3 h以内的雾最容易出现，出现频率在36%~84%，围场最多，出现频率达到83.3%，邢台最少为36.7%；3~6 h的雾出现频率次高，在16%~31%之间，邢台与石家庄最多为31%，张家口最少只有16.1%；6~12 h雾出现频率为0~22%, 保定最多为21.3%，围场最少为0；大于12 h的雾很少出现，特别是属于高原与山地测站的张家口、怀来、丰宁、围场42年中没有出现过大于12 h的雾，出现频率在10%以上的5个站均属于平原地区。雾的持续与天气系统的维持、当地的地形作用关系密切^[3]，近地面层逆温、充沛的水汽以及较弱的地面风速往往对雾的维持起着重要作用^{[8, 20]}，高原与山地测站的海拔较高，其雾的类型一般为平流雾或爬坡雾，因此与地面辐射雾有明显的差别^[3]。

4 河北省年平均雾日数的趋势变化

为了研究河北省年均雾日数的长期变化趋势，对49个代表站42年的年雾日数分别计算其趋势系数，用来表示1965—2006年河北省年雾日数的长期变化特征, 并绘制出线性趋势分布图(图 7)。该图可能还不能准确代表河北省雾变化的总趋势，但是从图中仍然可以看到，雾日数在河北省的大概变化趋势，位于冀东平原、冀北高原、太行山区以及燕山丘陵地区的站点多数雾日数变化不大或为下降趋势，通过对相关系数进行显著性检验，发现负趋势系数中通过0.05显著性水平检验的站有6个，其中有1个站显著性水平超过0.01，下降最显著的站是位于冀北高原区的康保，趋势系数为-0.15；位于山前平原区站点则一般呈现上升趋势，正趋势系数中通过0.05显著性水平检验的站有16个，其中有13个站显著性水平超过0.01。刘小宁等^[12]研究认为，我国大部地区雾日数呈减少的趋势，但在辽宁全省、华北平原南部、山东半岛、黄河下游至长江中下游、四川盆地东部、云南东部的大部分地区雾日数基本变化不大或呈上升趋势，河北省雾的变化情况基本与此相符。

5 结论

(1) 秋、冬季是河北省的多雾季节；高原、山区、丘陵的年雾日数明显少于平原，除夏季外，在春、秋、冬季，平原的雾日数一般多于山区、高原与丘陵地带。雾有一定的年代际变化特征，20世纪70年代初是河北省雾的拐点。

(2) 凌晨05时雾生的频率最高，达22.2%，06时次高，09—19时之间雾生的频率很低；雾消的主要时间段是在凌晨05时到中午12时之间。3 h以内的短时雾在42年中发生频率最高，高原、山地与丘陵测站雾持续时间大多在6 h以内，大于12 h的雾在平原区出现较多。

(3) 河北省年均雾日趋势变化存在一定的地域性特征，位于冀东平原、冀北高原、太行山区以及燕山丘陵地区站点一般呈现负变化趋势，而山前平原的站点则一般具有正变化趋势。