宁德市高山云海变化特征及预报分析

陈 骥，周文静

宁德市气象局，福建宁德 352100

云海是一种特有的旅游气候资源。宁德市位于福建省东北部沿海地带，东临东海，境内以丘陵山地为主，沿海为小平原，属于中亚热带海洋性季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，温暖湿润，雨量充沛，是我国东南沿海休闲度假和生态旅游胜地。宁德依山傍海，山峦叠嶂，仙风山自然景观奇趣，四季景致迥异，或云雾缭绕或烟雨笼罩、令人赏心悦目，其中太姥山位于闽浙边界，雄峙于东海之滨，山海相依、傲岸秀拔，以“山海大观”称奇，有“海上仙都”的美誉，观高山沟谷内的云雾景观，云雾升腾着弥漫于谷中，山谷两旁陡峭的崖壁在云雾中若隐若现，轻风吹过，云开雾散，不久又见烟雾升腾，显得神秘莫测，若阴雨天气，水气同雾气融合，满谷云雾，时淡时浓，又是另一番情趣。通过分析宁德市雾天气发生特征，掌握境内高山云海观赏时间，并找出影响雾天气出现的气候因素，以做好预报分析。

1 宁德市地形特点和云雾形成原因

宁德市地处东南沿海，属于中亚热带海洋性季风气候，又具有山地气候、盆谷地气候等特点，春夏雨热同期，秋冬光温互利，光能充足，热量丰富，雨水充沛，海洋性季风气候显著，沿海与内陆温差悬殊，气候类型多样。宁德市依山傍海，山峦叠嶂，地形以丘陵山地兼具沿海小平原为主，景色秀丽，旅游资源丰富，独具特色（图1）。山区森林资源丰富，水分相对较多，山中气温相对较低，山上水分向上蒸发过程中遇冷出现液化形成小水滴后就出现云雾缭绕景观。

图1 宁德市地形图

2 宁德市高山云海特征分析

根据福建省季节划分标准，宁德市四季分别为春季（3—6月）、夏季（7—9月）、秋季（10—11月）、冬季（12月至翌年2月）。选取宁德市多年地面气象观测资料，统计每日08:00、14:00和20:00观测记录到的一次雾天过程，得出宁德市高山云海发生特征。

2.1 年变化特征

宁德市在1981—2010年间年雾日总体上是波动性减少的，30年来平均雾日为82 d，其减少速率为21.512 d/10年，年雾日出现最多为115 d出现在1999年，最少年份仅出现了49 d在2004年，但是从2000年以后年雾日基本上都低于30年平均值（图2）。对雾日数的年代变化分析表明，20世纪80年代雾日出现最多，90年代较80年代出现明显减少的现象，平均减少21 d，进入21世纪后，宁德市在前10年的平均雾日为61 d，说明宁德市雾出现日数也在逐年代减少。雾是由近地面大气中的水汽在气温低于露点时凝结形成的，出现雾天气时空气相对湿度接近100%，所以雾日数的减少在一定程度上说明气温增高、相对湿度偏低，雾天气对气候变化具有响应性，与近些年实施生态环境治理等也有一定的关系[1]。

图2 宁德市1981—2010年期间年雾日数的变化趋势

2.2 季变化

由表1可看出，宁德市在30年期间，雾天气各季节出现的日数存在很大的差别，其中春季出现的日数最多，平均38 d；其次是冬季，平均30 d；秋季平均为8 d；夏季最少，平均6 d。可见，宁德市雾主要出现在冬春季，两季雾日数约占全年出现总雾日数的83%。近30年间，宁德市春、夏、秋、冬四季雾日数均呈现出逐年代减少趋势，其中春季减少幅度最大，气候倾向率为-10.0 d/10年，减少幅度最小的是秋季，气候倾向率为-3.0 d/10年，夏季与冬季减少趋势一致，气候倾向率均为-4.5 d/10年。

表1 宁德市各季节雾日数变化特征 d

宁德市雾日数季节性差异变化主要是春季多受锋面附近的冷暖空气交汇影响出现的，因此春季也多为锋面雾；冬季相对其他季节气温偏低，降雨后的第二天天气转晴时由于空气相对湿度较大也极易出现雾天气；夏秋季节转换时，随着气温不断下降，昼夜温差增大，出现雾天气的概率也较夏季增加，秋季通常为辐射雾。

2.3 月变化

对宁德市30年期间年雾日数的月分布特征进行分析可以看出，宁德市一年中各月雾日数表现出单峰型的变化特征，其中3月达到峰值，出现的日数最多，月平均14.0 d，其次是2月，月平均为12 d，相应的是7月雾日数出现的最少，月平均仅1.4 d（图3）。总体上看，宁德市一年期间从3—7月之间雾日数逐月减少，8月—翌年2月期间雾日数又逐月增多。引起雾日数的单峰型变化特征主要是春季的3月，宁德市气温快速回升但气温起伏不定，该月份降雨也开始增多，冷暖气流交汇极易发生降雨天气进而出现雾；7月宁德市气温最高，气候炎热，常处于副热带高压影响控制下，出现下沉气流后天气条件不利于形成雾。

图3 宁德市各月平均雾日数的分布变化特征

2.4 日变化

分析宁德市雾的日变化特征，认为雾在一日内的变化也具有显著的季节性特点，冬春季出现雾天气时经常是多日持续的，而且雾可以出现在一日中的任何时刻；夏秋季雾日数较少，通常出现在后半夜至翌日早晨，待日出后雾逐渐消散。在各月份中，白天和夜间均出现雾的日数以1月最多，其次是2月，8月出现最少，其中12、1和2月观测到的白天和夜间均出现雾记录的日数占出现总雾日数的50%～60%，3—4月占比为40%～50%，5、10和11月占比为30%～40%之间，6—9月的占比均在30%以下，8月占比不足5%。

2.5 雾日持续时长

受地理位置和气候的影响，宁德市春季冷暖空气交汇频繁，常出现锋面雾，而且在武夷山脉阻挡下，南下的冷空气到达福建北部时会滞留在此形成静止锋，因此春季会出现持续的雾天气。近30年间，宁德市持续雾天气多发生在冬春季，其中1和2月出现频率最高，其次是3月，夏、秋两季未出现持续雾天气过程。

3 宁德市高山云海与气象因子的关系

高山云海的形成是由多种因素共同作用的结果，主要受地形和气候影响较大，从气候角度分析，包括降水、湿度和风等。

3.1 与降水的关系

降水为云海的出现提供了充足的水汽条件，是出现高山云海的较好指征[2]。宁德市降水丰沛，年平均降水量为1 811.2 mm，降水日数达178 d，但降水的空间分布和时空分布不均，占年降水量81%的降水都集中在每年的3—9月，其中福安、福鼎、蕉城和霞浦4个沿海的城市年平均降水量为1 682 mm，而5个内陆山区县柘荣、古田、屏南、周宁、寿宁的年平均降水量为1 906 mm，说明宁德市在自东南向西北海拔趋于递增的地形抬升作用下，西北部的山区山脉迎风坡极易出现地形雨，因此山区年降水量大于沿海地区[3]。

3.2 与风的关系

风对雾具有输送和稀释作用。风速大小影响云雾的形成和消散的速度，适当的风速能够向某一区域持续输送暖湿空气，形成一定强度的湍流后可将大气低层的水汽输送到高层，通过扩散作用使雾达到一定的厚度，这就是风速对平流雾发生发展的作用。较大的风速又会吹散雾的浓度，使雾消散。从风向方面看，宁德市地面静风时出现高山云雾的概率为45%，东南风天气下雾日数出现的频率达10%。对于风速的影响来说，地面风速在3 m/s以下时雾出现频率在95%以上，此类雾天气的平均风速1.1 m/s，可见风速小有利于高山云雾的出现。云雾天气最多的3月，宁德市高空处于西南气流风速于风向的辐合影响，华南暖式切变自我国的西南地区一直延伸至江南北部，宁德市位于华南暖式切变尾部南缘，低温阴雨天气绵延不断，在这种有利的天气形势和天气条件下，高山很容易出现云海景观。到了7月，华南暖式切变彻底消失，西南气流发展旺盛，此时反气旋性环流增强，风向、风速均未发生辐合，因此7月也是宁德市极少出现高山云雾天气的原因。

3.3 与相对湿度的关系

相对湿度对高山云雾的形成有直接影响。空气越潮湿，越有利于雾天气的形成，相反的，干燥的空气形成雾的可能性较小，有云雾出现时通常当天的平均空气相对湿度要达到80%以上。宁德市3月平均相对湿度在70%以上，夜间由于辐射冷却降温极易形成辐射雾，同时受北上西南暖湿气流的水汽输送也会产生平流雾。同时，冬季相对湿度也较大，但因冬季降水相对偏少，出现高山云雾的日数少于3月。7月宁德市平均相对湿度在70%以下，对应的云雾天气出现最少。由此可反映出云雾日数与相对湿度表现为明显的正相关关系，随着相对湿度的增大云雾日数也会随之增多（图4）。

图4 宁德市历年3月（a）、7月（b）850 hPa湿度场

4 宁德市高山云海预报分析

根据宁德市高山云海发生时与气象要素的关系，预报因子的选取可考虑风速、降水、相对湿度等气候因素的发生特征，通常为预报前一日的日平均相对湿度、日降水量，预报当日1 000～500 hPa之间的相对湿度、风速、气压及湿度变化等，这些指标可以很好地表征高山云海的特征，通过对降水量、相对湿度、地面到500 hPa之间的大气层湿度变化、温度变化、位势高度变化等要素的分析，以明确高山云海预报因子。由于不同月份高山云海形成的气候条件存在一定的差异性，分析高山云海发生时的各预报因子的分布特征，排除发生异常的数据，可以获取各个预报因子不同月份的区间阈值。

各个预报因子在有云海出现或无云海时的特征较为明显，宁德市高山云海出现前一天的日相对湿度大于80%，850～600 hPa之间具有变干的特征，呈现出“上干下湿”的特点，而且气压场均为正值，符合“雨雪天气过后常见云海”的预报经验。秋冬季节的辐射雾和层云出现时，通常发生在雨雪天气结束后的晴天，低层湿度较大，水汽极易达到饱和，而中高层的湿度减小，大气层结稳定，暖湿空气在近地面层积聚，云层的凝结高度低，有利于云海的形成[4]。

5 结论

针对宁德市雾天气发生特征，得出当地高山云海发生特征和影响因素，根据与雾天气相关的因素进行预报分析。

（1）宁德市年雾日整体上呈现出减少的趋势，气候倾向率为21.512 d/10年，这可能与当地开展生态环境保护等措施有关。高山云海景观的出现具有很大的季节性变化的特征，其中春季出现最多，其次是冬季，而夏季是最少出现的季节。观赏云海的月份，以3月为最佳，3月出现雾天气的日数最多，其次是2月，7月出现雾天气的最少，这是由于地形与气候影响所致的。白天和夜间均观测到有雾出现得最多的是冬季，占比超过50%，其次是春季，夏季占比最少。连续雾日主要发生在每年的1—3月，因此该时期为最佳观赏高山云海的时间，夏秋季宁德市基本无连续雾日出现。

（2）雾的形成与降水、相对湿度和风等气象要素关系密切。风速可以影响雾的形成和扩散，降水为雾天气的出现提供充足的水汽条件，而雾出现日数与相对湿度呈正相关关系，相对湿度增大，云雾天气增多。

（3）气温、气压、湿度与风速等气候要素是开展高山云海预报的主要指标，与云海的出现与否存在明显的变化特征，云海天气出现时，湿度明显增大，而且具有“上干下湿”特征，低层低温低、水汽饱和，且850 hPa的风速较小，形成稳定的大气层结，有利于云海景观的出现。