引言

长江是我国最大的内陆黄金水道，是长江流域综合运输体系的主骨架，是长江沿江经济快速发展和沿江产业带形成的重要支撑，是促进我国东、中、西部地区经济协调发展的重要纽带，也是实现经济社会可持续发展的重要战略资源。长江水系随着长江深水航道的治理和船舶标准化、大型化的发展，长江水道江苏段的通行能力将达到15亿吨左右，相当于沪宁铁路目前运量的19倍。然而水上交通不安全的因素很多，据海事部门统计，有60%~70%的事故是由不利天气条件引发的。

对长江航运，最主要的不利天气是强风和大雾。据《中国气候总论》(张家诚，1991)给出的我国年平均雾日分布图可见，长江沿线有两个多雾区，宜昌以上为一多雾区，有些地方的平均年雾日(能风度 < 1000 m)超过50 d。自南京至出海口也是一个多雾区，平均年雾日25~50 d。每年由于大雾等恶劣灾害性天气所造成的江上船毁人亡的事故时有发生，给人民的生命财产造成了巨大的损失。

江苏海事局与江苏省气象局联手，2007年在长江的江阴段上布设6套交通气象自动监测站，到2009年5月已经在整个长江江苏段全线364 km江段上共布设36套自动监测站，对能见度、温度、相对湿度、风向、风速等要素进行监测，并获取每分钟更新一次的实时气象信息。2006年重庆市气象局在三峡库区沿长江的码头、重点地段、气象观测场也安装了能见度观测站，陈正洪等(2014)带领团队对长江山区的雾情从调查研究开始(胡昌琼等，2014)，对雾的时空分布特征(代娟等，2015)、插值模拟(王林等，2015a)、能见度随高度的变化(白永清等，2015)，以及从气象因子和地理因子(王林等，2015b)等方面进行研究，还有学者利用长江沿岸气象台站资料(俞香仁等，1990；陈乾金等，1997；钱敏伟和雷孝恩，1990；石红艳等，2004)对长江重庆段和湖北段进行数值模拟研究；还有许多学者从预报思路方法和成因等角度对雾进行研究(陈东辉等，2017；许爱华等，2016；周福等，2015；焦圣明等，2016；赵玉广等，2015)，可以说有许多值得我们借鉴的地方。但由于所处的地理位置和气候、地形的差异，雾形成的原因及特点也各不相同，因此，有必要对其进行研究。

本文基于长江江苏段沿线的交通气象监测系统开展江面雾特征和预报着眼点的研究，对提升长江江苏省江面雾的预报服务水平具有一定的推动作用，对水上交通气象灾害的防御、提高通行能力、减少或避免事故的发生、提高交通与气象部门的服务水平等具有重要的现实意义。

1 资料处理及说明 1.1 资料处理

本文选用2010年1月至2013年12月长江江苏段沿线布设的36套气象自动监测站的逐分钟气象数据，气象要素包括能见度、相对湿度、风速、风向、雨量和温度等。选取能见度 < 1000 m、持续时间>30 min、降雨量为0 mm(剔除因降水导致的能见度下降)，且两站及两站以上出现能见度 < 1000 m作为一个雾日，用于雾的空间分布分析。雾日中的每个出雾站点作为一个样本处理，用于分析雾与气象要素的关系。

1.2 资料说明

自动气象监测站能见度仪器是由南京交通气象研究所自主研制的，其分辨率为1 m，允许的误差为±10%；其稳定性较好，有专门人员定期进行仪器设备的保养和维护。而且能见度资料在选择时已经剔除因外界干扰和自身故障所造成的能见度下降。

2 长江江面雾的时空分布特征 2.1 空间分布特征

长江江苏段的走向多变、途径两岸的地形复杂，给雾的预警预报增加了难度(图 1)。长江自苏皖交界处进入江苏后，走向是SW—NE，自八卦洲至扬中大体为W－E向，其间河道弯曲多变。从扬中的牛轭状顶端至江阴船闸为NW—SE向，而后受崇明岛的阻隔分叉，南支折向东南经太仓、上海和崇明岛间入海，北支先折向东北再转向东南，在海门、启东与崇明岛间入海。由于长江在江苏段的走势，使得江面雾在地域上有很大的差异，根据长江沿线布设的36套交通气象监测站资料分析(图 2)。其中有三个多雾地段，第一个是西段的栖霞海事处到大沙雷达站；第二个是中段的富德圩到利港；第三个是东段的老沙码头站以东的航段。

2.2 时间分布特征 2.2.1 月际分布特征

利用2010年1月至2013年12月长江沿线的实况监测资料分析江面雾的月平均次数占总次数的百分率(图 3)，可以看出长江江苏段江面雾有3个峰值，6月最多，占全年15.6%，其次是11和1月，8月最少。1—5月逐月减少，6月突增，7、8月呈减少趋势，8月之后呈逐渐增多趋势，这与长江三峡库区航道雾的月分布特征趋势基本一致(代娟等，2015)。

2.2.2 日变化特征

长江江苏段江面雾具有明显的日变化特征，夜间至早晨能见度逐渐下降，日出后能见度逐渐上升。长江江苏段江面雾开始时间基本上在08时之前(图 4)，主要集中在19时至次日07时，占总次数98%；最易成雾的时间在02—04时。江面雾的消散时间一般在日出后至正午前，06—12时占总次数93.0%，其中又以07—10时消散最集中，占总次数71.1%。从持续时间来看(图 5)，江面雾以持续5~10 h中长雾为主，占总次数的58.7%；0~4 h的短雾次之，占总次数的25%；10 h以上(不包括10 h)的长雾占总次数的16.3%。雾的持续时间主要集中在3~9 h，占总次数的74.3%。

3 江面雾与气象要素的关系

江面雾的发生、发展和消散与气象要素之间有着密切关联，需要进一步探究雾发生时长江沿线自动气象站气象要素的变化情况，以便提炼出雾的预报指标为今后的预报服务提供依据。

3.1 与风向关系

通过对江面雾的风向资料统计分析，发现出现大雾时风向以N—E为主，其中以NNE—ESE为主要风向，W和S出雾的概率较小。而不同季节成雾时的风向有一定的差别(图 6)，春季以NNE—E为主；夏季以NNE—ESE为主；秋季以NNE—NE为主, 其次为E—ESE；冬季以NNE—NE为主, 其次为WNW。这主要是由于NNE—ESE所带来的海上水汽为雾的形成提供充足的水汽条件，而冬季中的W—WN主要是由于受高压控制，天气晴好，有利于夜间辐射降温，为辐射雾的形成提供有利条件。

3.2 与风速关系

统计大雾出现时瞬时风速，95.3%以上风速在4 m·s^-1以下，90%以上风速在3 m·s^-1以下；通过分季节统计(图 7)，发现春、夏、秋三季风速都在5 m·s^-1以下，冬季风稍大些，甚至在6 m·s^-1左右的风速下仍然会生成雾。春季以1.1~2.0 m·s^-1风速占比最多，达39%；夏季以0.3~1.0 m·s^-1小风速占比最多，为39%；秋季以0.3~2.0 m·s^-1风速为主，占总数的80.6%；冬季以1.1~2.0 m·s^-1风速占比最多，达42%。

3.3 与相对湿度关系

雾是水汽在近地层空气凝结的产物，水汽饱和是其形成与发展不可缺少的条件之一。形成雾时的大气湿度应该是饱和的或者接近饱和的，但是有大量的凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%时就可能达到饱和而形成雾。

统计出雾时的相对湿度分布图(图 8)，发现出雾时相对湿度基本在80%以上，当相对湿度在85%以上时出雾的频率为95.3%。四季中当相对湿度在85%~95%时，雾发生概率随着湿度的增加而增加；秋季雾对相对湿度的要求较高，其次是春季，而夏季当相对湿度在85%~89%时仍有25%出雾比例；冬季在相对湿度＜85%时，出雾的比例达7.2%，这可能与冬季空气质量较差有关。

3.4 与温度关系

统计出雾时温度资料，发现江面雾发生时最高温度在30.2℃，最低温度在-1.6℃，其余在-1~28℃，其中温度在0~25℃时江面雾发生频率为98.4%，可见江面雾发生时温度分布较广。分析不同季节江面雾出现时的温度(图 9)，发现春季温度在2.1~21.1℃，而温度在5~19℃时出雾频次达95%；夏季温度在17.6~30.2℃，温度在18~26℃时出雾频次达96%；秋季温度在0~25.8℃，温度在7~23℃时出雾频次达95%；冬季温度在-1.6~15.2℃，温度在0~11℃时出雾频次达95%。

4 长江江苏段江面雾的预报着眼点 4.1 江面雾形成前能见度特征

根据对江面雾形成前能见度的变化特征分析，发现能见度在降至1000 m以下时不是一个稳定的过程，而是在1000~1200 m或1000 m以下反复波动，在雾体出现前存在一个“象鼻形”的先期振荡前兆，和公路、上海浦东机场低能见度浓雾具有相似特征(袁成松等，2007；田小毅等，2009；王博妮等，2016；袁娴和陈志豪，2013)，其出现时间短，能见度值不是很低，但这是形成大雾的前奏，为江面雾的预报提供了一个具有实用价值的信息。

4.1.1 “象鼻形”先期振荡的概念模型

在长时间稳定的能见度 < 1000 m江面雾出现时段(称其为真正的雾体)之前，能见度有一个形如象鼻的变化前奏，可用概念模型示意图(图 10)来表述。对2010—2013年长江江面雾58次大雾过程样本资料进行统计分析(1 min一次的记录)，“象鼻形”先期振荡的取样指标：能见度＜1200 m，即从a点到b点。大雾过程(象体)的确定指标：能见度＜1000 m，即c点之后。

4.1.2 先期振荡的特征

通过对58次江面雾稳定出现前的先期振荡统计分析，发现在成雾过程中，“象鼻形”前兆持续时间(t_b-t_a)大多在5~10 min，在t_b-t_a时间段内能见度还不是很低(表 1)，能见度在1000~1200 m有5个样本，占8.6%；能见度在800~1000 m有24个样本，占41.4%；能见度在500~800 m有22个样本，占37.9%；能见度在200~500 m有6个样本，占10.3%, 仅一次个例中能见度＜200 m，这说明能见度的前期振荡由于持续时间短、能见度还不是很低，不会造成长江航运安全的严重危害。

4.1.3 先期振荡与预报

对58次江面雾稳定出现前的先期振荡统计，距能见度稳定＜1000 m的间隔时间(t_c-t_b)比较离散(表 2)，最小15 min，最大180 min，以15~60 min占的比例较多，占63.8%。当预报员发现这一前兆时，立刻向用户单位发布预警预报，这在真正的大雾出现前，为对方采取相应措施争取了宝贵的时间，对江面雾预报具有实用价值。

4.2 能见度下降类型

通过对2010—2013年长江江面雾过程中36个站能见度实况监测资料进行分析，将每次大雾过程中能见度稳定(能见度＜1000 m，持续时间≥30 min) < 1000 m的第一个站点定义为首站。分析首站能见度下降过程的特征，将其分为3种类型(图 11)，分别是缓慢下降类(能见度在2~3 h以上从3000 m左右下降到1000 m以下)、快速下降类(能见度在几至十几分钟内从3000 m以上下降到1000 m以下)和有“象鼻形”前兆类，其中出现“象鼻形”前兆占总次数的45.0%。

4.3 指标站

为了做好长江江面雾的预报服务，提高预报准确性，把江面雾出现时的首站作为指标站。通过对2010—2013年大雾过程首站能见度资料分析，统计首站出现的频次(图 12)，其中以丰乐桥四基地站出现的频次最高，其次是启东中远海工站和江宁海事雷达站，而且这3站又处于不同的区域。因此这3站可以分别作为长江江苏段中段、东段和西段江面雾的预报指标站。

5 结论

本文通过对2010—2013年4年长江江苏段沿线布设36套自动气象站每分钟1次的能见度、相对湿度、风速、风向和温度等监测资料统计分析，得出以下主要结论：

(1) 长江江苏段江面雾主要发生于6、11和1月；主要形成于19时至次日07时，其中02—04时最多，结束于06—12时，而且持续时间较长，以3~9 h雾为主。

(2) 成雾时相对湿度基本在85%以上；主要的温度区间为春季5~19℃、夏季18~26℃、秋季7~23℃、冬季0~11℃；春、夏、秋三季风速都在5 m·s^-1以下，冬季风稍大些，甚至在6 m·s^-1左右的风速下仍然会生成雾。春季以1~2 m·s^-1的NNE—E为主；夏季以0.3~1 m·s^-1的NNE—ESE为主；秋季以0.3~2 m·s^-1的NNE—NE和E—ESE为主；冬季以1~2 m·s^-1的NNE—NE和WNW为主。

(3) 启东中远海工站、丰乐桥四基地站和江宁海事雷达站可以分别作为长江江苏段东段、中段和西段江面雾的预报指标站。

(4) 江面雾在真正的雾体出现前也存在一个“象鼻形”的先期振荡特征，为长江江苏段江面雾的预报提供可靠的依据。