资兴市东江湖旅游景区“雾漫小东江”成因分析

李 矛，罗 潇，贾海鹰，朱明辉

1.湖南省气象服务中心，湖南长沙 410118；2.气象防灾减灾湖南省重点实验室，湖南长沙 410118

雾是悬浮于近地面大气边界层中的大量水滴或冰晶，使水平能见度降至1 km以下的天气现象，是具有垂直结构特征的大气水物质演变过程[1]。雾的形成条件包括冷却作用、湿度增加以及水汽含量是否充沛等条件。按形成条件分类，雾可以分为平流雾、辐射雾和混合物。其中，平流雾是由平流作用导致的，暖湿气团运动到寒冷的下垫面处，水汽冷凝形成液滴产生的雾[2]。平流雾通常具有突发性强、持续时间长、强度大和影响范围广的特点[3]。最初对平流雾的研究主要通过对大西洋、太平洋的滨岛、岛屿或海雾的研究来了解平流雾的天气学成因、气象要素变化、边界层条件、湍流和辐射机制等宏观特征，以及微物理结构[4-7]。

在平流雾的成因上，袁金南等[8]研究发现，平流（冷却）雾的形成和发展与冷的下垫面及暖湿空气的影响有关。王彬华等[9]研究表明，湍流输送机制是平流雾形成的主要作用机制。Duynkerke[10]和Nishikawa等[11]同样证实了在平流雾的生消过程中湍流输送作用显著。濮梅娟[12]和陆春松等[13]认为，暖湿气流的不断补充与系统性下沉运动对平流雾的生成起到了关键作用。王博妮等[14-15]研究发现，变冷的下垫面为平流雾的产生提供了有利的冷却条件。

“雾漫小东江”为湖南省郴州市资兴市国家5A级旅游景区东江湖内的著名景点，是资兴市对外宣传的名片。景点位于东江大坝的下游，即从东江湖游客中心到东江大坝段，全长10 km左右。每年的5—10月，在江面上会升起层层薄雾。根据实景观测资料，从各个方面综合分析“雾漫小东江”的成因，以期为评估东江水电站扩机工程对“雾漫小东江”景观的影响大小提供理论支撑。

1 资料来源

所用资料主要包括以下3个来源：（1）湖南省气象服务中心设置在小东江二号桥和三号桥天气网眼实景观测资料；（2）小东江观景区气象要素现场监测数据；（3）湖南省气象服务中心在大东江、小东江自布测温光纤所测得的垂直水温数据，资料时序为2019年8月—2020年8月。

2 小东江平流雾统计

根据本项目设置在小东江二号桥和三号桥天气网眼2019年8月25日—2020年8月25日为期1年24 h实时监控结果统计，小东江库区每年5月初（据实景观测，2020年5月2日05:07小东江库区第1次出现平流雾）开始出现“雾漫小东江”平流雾景观，该景观一直持续至11月中旬（据实景观测，2019年11月12日06:05小东江库区最后一次平流雾消散），与当地旅游部门发布的5—10月的最佳观雾期一致。因此，“雾漫小东江”平流雾景观一般出现于每年的5月初，一直持续至10月上旬。

在“雾漫小东江”平流雾出现期间（2019年8—11月、2020年5—7月）对天眼实况照片进行人工识别并统计逐日起雾情况，将每天小东江的水面情况分为无雾、轻雾和浓雾3种情况，只要某一天某一段时间起了浓雾，则认定该天为浓雾情况。通过统计发现（图1），5—8月起雾情况基本一致，月浓雾天数均在27 d以上，2019年的8月浓雾天数最多，达到了30 d。随着气温的下降，浓雾天数呈逐渐减少趋势，而无雾天数逐月增加，轻雾情况在占比最少。在观测期间范围内的时间里，浓雾天数的比例为68.2%、轻雾天数占比6.1%、无雾天数占比25.7%。

图1 天眼人工识别起雾期统计分析

3 小东江有雾期与无雾期关键气象要素的差异

将轻雾和浓雾统称为有雾，选取了有雾日数和无雾日数相差较小的1个月（10月和11月），统计2种情况下起雾开始阶段到雾消散阶段（17:00至翌日09:00）的逐小时平均的气象要素情况（表1）。在温度方面，在有雾日，统计时段的最低温和最高温温差较无雾日要大；在湿度方面，有雾日较大相对湿度（相对湿度≥99%和相对湿度=100%）的比例明显大于无雾日。在风速方面，有雾日低风速（风速小于1.0 m/s）占比明显大于无雾日。因此，较大的环境温差、高湿度和低风速是“雾漫小东江”景观平流雾形成的主要气象条件。

表1 “雾漫小东江”景观平流雾形成的气象条件分析

通过对成雾时间段监测统计发现，小东江库区平流雾大致可分为雾前阶段、雾形成阶段、雾发展阶段、雾消散阶段及雾消散后阶段。从有雾日的气象要素（气温、风速和相对湿度）时序变化图可看出，气温的变化呈“U”形分布，即在起雾阶段和消散阶段气温较高，在雾发展阶段气温较低。风速的变化在起雾阶段和发展阶段表现不明显，但是在雾的消散阶段，风速明显随时间增大（图2a）。在相对湿度上，相对湿度在统计时段呈“倒U”形分布，从起雾开始阶段到雾发展阶段，相对湿度随时间的延长而迅速上升，接近雾消散阶段时，相对湿度随时间迅速下降（图2b）。

图2 起雾期各阶段气温、风速（a），相对湿度（b）时序变化趋势

4 雾漫小东江平流雾影响因素识别和影响

小东江平流雾发生期间大气层结为一致的对流稳定。在典型的“雾漫小东江”平流雾发生时，空气接近饱和，水汽凝结成雾，能见度迅速下降。根据天眼实景观测实况分析，影响雾漫小东江平流雾生消的主要因素：风向转变、风速变化、气水温差及地形等。

4.1 风（风向、风速）

近地层气流适宜的风向风速是形成平流雾的必要条件。根据本项目设置在小东江库区自动气象站监测结果统计，受局地河谷地形地貌的影响，监测期间小东江库区的月平均风速在0.49～0.96 m/s之间，年平均风速仅为0.75 m/s，小于1.00 m/s，属于1级软风级别。在“雾漫小东江”起雾期间（5—10月），平均风速为0.67 m/s，6月风速最低仅为0.49 m/s，雾期风速呈现“倒V”形（图3a）。通过分析起雾期风向频率可知，“雾漫小东江”平流雾发生的5—10月，静风频率较高，在15.00%以上，在出现平流雾频率最高的秋季，主导风以S和NE为主，南风有利于西南暖湿气流的输入，为小东江库区提供充足的水汽条件；NE主要受小东江库区地形和河道的影响，属于典型的河谷风，为小东江平流雾的水平输送提供了必要的动力条件（图3b）。

图3 小东江库区的风速的逐月分布（a）、各季节风向频率（b）

4.2 气水温差（逆温层结构）

平流雾通常是暖湿空气流到冷的下垫面而形成。小东江有雾期、无雾期水气温差统计结果详见图4。从图中可以看出，在“雾漫小东江”平流雾发生的5—10月期间，除10月外，水气温差均保持在2.3℃以上，尤其是小东江平流雾发生频率最高的6—8月间，水气温差更是在6.6℃～7.2℃之间，维持在6.0℃以上，说明较适宜的气水温差为小东江平流雾的发生提供了必备的逆温条件。而在无雾期，水气温差一般均为负值，说明当水温高于气温时，由于水面上层为冷空气，下垫面为暖层，因此不具备平流雾发生水气温差条件。

图4 小东江库区气温和水温的逐月分布

4.3 地形因素

平流雾的发生常受到局地地形的影响，小东江河段局地地形地貌为局地小气候的形成提供了适宜的水汽和合适的动力先决条件。“雾漫小东江”平流雾发生在受大东江水库大坝下游受低温下泄水影响的小东江局部江段，影响范围为大坝至下游的6 km的河段。小东江河道弯曲狭窄，两侧植被覆盖率很高，良好的植被盖度具有较好的水源蓄积和较强的植物蒸腾作用，使得江面局地相对湿度较其他地区整体偏高（有雾江段平均相对湿度为71.1%～94.1%），为局地平流雾的形成提供了充足的水汽条件，加之江段狭窄、海拔相对较低，形成了典型的“V”形地貌特征，减少并阻止了水汽向周边区域迅速扩散，对局地小规模平流雾的形成、发展和维持极为有利。

5 结论

（1）通过持续一年的实景观测资料统计发现，5—10月是“雾漫小东江”的最佳观赏期，其中2019年的8月浓雾天数最多，达到了30 d。

（2）从气象要素差异来看，在有雾日，最低温和最高温温差比无雾日大，较大相对湿度（相对湿度≥99%和相对湿度=100%）的比例明显大于无雾日，低风速（风速＜1.0 m/s）占比明显大于无雾日。气象要素在起雾的不同阶段呈现不同的特征。

（3）在其他影响要素方面，小东江库区微风条件非常有利于雾的产生和维持，起雾期间较适宜的气水温差为小东江平流雾的发生提供了逆温条件，小东江典型的“V”形地貌减少并阻止了水汽向周边区域迅速扩散，对局地小规模平流雾的形成、发展和维持极为有利。