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海雾的监测方案1. 简介海雾作为一种常见的自然气象现象，对于航运、交通和能见度等方面都有着重要的影响。
为了有效地监测海雾的发生和演变情况，制定一套科学合理的海雾监测方案就显得尤为重要。
本文将详细介绍一套海雾的监测方案。
2. 监测方法在监测海雾时，主要采用以下几种方法：2.1 人工观测人工观测是最早被采用的一种监测方法。
通过专业的气象观测员，使用指定的观测工具和设备，对海雾现象进行实地观测和记录。
观测内容主要包括海雾的形态、密度、高度、持续时间等。
这种方法能够提供准确的实时观测数据，但面临着观测范围有限、观测人员受限制等问题。
2.2 遥感监测遥感监测是一种利用航空器或卫星等遥感设备对海雾进行观测的方法。
通过获取海雾的热辐射和光学特征，进而确定海雾的位置、范围和强度等信息。
遥感监测具有观测范围广、观测精度高的优点，但对设备和数据处理要求较高。
2.3 气象传感器监测气象传感器监测是一种基于物理原理和传感技术的监测方法。
通过在特定位置安装气象传感器，利用其测量的气象参数数据，如温度、湿度、气压等，结合气象学模型，推测海雾的发生和演变情况。
这种方法可以实现自动化监测，并能够提供连续的监测数据，但对传感器的准确性和可靠性要求较高。
3. 数据处理和分析为了更好地利用监测的海雾数据，需要进行数据处理和分析，以获取有用的信息和结论。
3.1 数据预处理海雾监测数据经常伴随着噪声和异常值。
在进行数据分析之前，需要对数据进行预处理，包括去除异常值、进行插补处理等，以保证数据的可靠性和准确性。
3.2 数据分析方法常用的海雾数据分析方法包括统计分析、时间序列分析和空间分析等。
通过对海雾数据进行统计描述、趋势分析和相关性分析等，可以揭示海雾的变化规律和影响因素。
3.3 数据可视化数据可视化是将分析结果以图表、图像等形式展示出来，以更直观地理解海雾的特征和变化趋势。
常用的数据可视化工具有Matplotlib、Plotly等，可以生成直方图、散点图、热力图等图形。
黄、东海春季海雾“楔”形雾区分布特征及其成因分析黄、东海春季海雾“楔”形雾区分布特征及其成因分析海雾是指在海洋上形成的一种低层云，主要由水汽在海风的作用下凝结而成。
黄、东海地区是中国重要的海洋交通运输区域，同时也是春季海雾频发的地区之一。
在春季，黄、东海地区经常出现一种独特的“楔”形海雾分布特征，即从海上一直延伸至沿海地区，并围绕着一定的地理区块。
本文将分析这种“楔”形雾区的分布特征及其成因。
首先，我们来看一下“楔”形雾区在黄、东海的分布特征。
根据历史数据，黄、东海的“楔”形雾区通常出现在春季，尤其是3月至5月。
这个时期正是春天刚刚到来，海水的温度相对较低，而陆地上空的温度却较高，形成了一定的温度差。
这种温度差是“楔”形雾区形成的基础。
其次，我们来分析“楔”形雾区的成因。
首先，海水的蒸发是形成海雾的主要源头。
黄、东海地区面积广阔，海水的蒸发量大，形成了丰富的水汽。
当海风吹向陆地时，水汽会随着空气流动被带上岸，而空气中的水汽在接触到较冷的陆地表面时会迅速凝结形成雾。
其次，地形也对“楔”形雾区的形成起到了一定的影响。
黄、东海地区的陆地与海洋之间存在大量的岛屿、半岛等地形起伏，地形对海风的流动造成了阻挡和变化，使得海风在某些区域停滞，导致水汽在这些区域聚集并凝结成雾。
另外，海域的洋流和海水温度的差异也对雾区的形成有一定的影响。
洋流的流动会改变海水的温度分布，而温度差异又会影响雾区的形成和范围。
在分析完“楔”形雾区的分布特征和成因后，我们可以看到，“楔”形雾区的形成是多种因素综合作用的结果。
海水的蒸发、陆地的温差、地形的起伏、洋流和海水温度的差异等都在这一过程中起到了重要的作用。
只有当这些因素交织在一起时，才能形成这种独特的“楔”形雾区。
最后，我们还要注意到，“楔”形雾区的形成与气象条件息息相关。
例如，当大气中的湿度较大、风速较小且风向稳定时，有利于“楔”形雾区的形成和发展。
而一旦大气环流发生变化，气温和湿度等因素产生较大波动，这种“楔”形雾区可能会逐渐消散或转化为其他形态的海雾。
北大西洋海雾分布特征
北大西洋海雾是气象学中经常观测到的气候现象，它分布在北大西洋的西南部，也称
为“西南多云”。
北大西洋海雾不仅仅是一种天气现象，它也是那些海域的特征物质之一，它们在这片大海中积累，形成北大西洋特有的气候。
北大西洋海雾的分布特点是季节变化较为明显，每年从冬季开始，雾分布就开始扩散，范围缩小；当来到夏季，雾量就比较大了，有时会因为暴风雨的到来而加剧。
可以看出，
夏季北大西洋海雾的出现次数最多，既体现在空气湿度上，也表现在气温的特征，湿度也
较大，气温普遍较低，这就是北大西洋夏季的雾气特征。
北大西洋海雾的特征在不同的海域有所有不同，例如，位于阿布贾的北大西洋海域的
雾形状，往往是一种袅袅散散的状态；而位于以风力发电有名的爱尔兰海域，它们往往是
一种密集的状态，像一片面纱一样。
此外，不管是谁，当进入受北大西洋海雾环绕的海域，都会感到某种压抑。
空气中的
水汽会吸湿，使空气中的温度显得有些低。
在这种湿度的状况下，乘客们可能会感到一种
黀黑的气氛，有种沉闷的感觉，这是一种无法言喻的感觉。
另外，由于英国和爱尔兰海域都有受北大西洋海雾影响，因此渔业受到很大的影响，
许多渔民都会经常遇到这种天气，所以在他们日常活动中会加以考虑。
总之，北大西洋海雾是一种比较温和的气候，其外表不甚明显，但在海域中却有很大
的影响，既影响了人们的生活，也影响渔民的日常活动，也让温和的气候印象更深。
海雾的分类海雾是一种常见的自然现象，它是由海水蒸发形成的水蒸气在接近海面的空气中凝结而成的一种气象现象。
海雾的出现与海洋的温度、气压、风向等多种因素有关，且具有不同的分类方式。
一、按照形成原因分类1.蒸发性海雾：这种海雾是由海面上的水分蒸发形成的，通常在晴朗天气，海面温度高、风力小的情况下出现。
蒸发性海雾多出现在热带和亚热带地区，如南海、东海等海域。
2.辐射性海雾：辐射性海雾是由海水受冷空气的影响而形成的，这种海雾多出现在秋季或冬季的清晨或夜晚，当地气温较低，海面温度较高时容易形成。
辐射性海雾多出现在北半球的中高纬度海域，如北海、波罗的海等。
3.锋面性海雾：锋面性海雾是由海面和海洋气团的边界交汇处形成的，通常在气温、湿度、风力等要素变化较大的地方出现。
锋面性海雾多出现在季节交替时期，如春秋季节。
二、按照形态分类1.薄雾：薄雾是指海雾的能见度在1000米以上的情况，这种海雾通常不会对航行造成太大影响，但会影响人们的视线。
2.浓雾：浓雾是指海雾的能见度在1000米以下的情况，这种海雾会对航行造成较大影响，船只需要慢速航行，注意观察周围环境。
3.弥漫雾：弥漫雾是指海雾的能见度低于50米，这种海雾会对航行造成极大影响，船只需要停泊等待天气转好。
三、按照时间分类1.瞬时性海雾：这种海雾只是短暂地出现，通常只持续数分钟或数小时，一般对航行不会造成太大影响。
2.持续性海雾：这种海雾持续时间较长，通常持续数小时或数天，会对航行造成一定的影响。
3.周期性海雾：这种海雾会在某个季节或特定时间出现，如春季或夏季，通常会持续一段时间。
四、按照海雾的影响分类1.对航行的影响：海雾会降低能见度，对航行造成一定的影响，船只需要注意减速、观察周围环境。
2.对气候的影响：海雾会影响气温、湿度等气象要素，对当地气候造成一定影响。
3.对环境的影响：海雾会对海洋生态环境造成一定影响，如影响海洋生物的繁殖和生长。
总之，海雾是一种常见的自然现象，具有多种分类方式。
第一章概述1.1 地理位置和自然环境1.1.1 地理位置宁波栎社机场位于北纬29°49′30″，东经121°27′51″，位于宁波市中心华联商厦大楼真方位243°、10.13千米处。
机场总面积为30146.5平方米，有水泥质跑道一条，跑道的磁航向为124°—304°，长2500米，宽45米，厚0.36米，联络道长250.5米，宽44米，跑道坡度0.00%,标高3.7米。
迫降地带位于跑道东北侧，长2500米，宽75米，土质碾压地带。
候机楼和联检厅面积为5894平方米，航管楼和塔台面积2343平方米。
机场内有油库区，储油能力为6340立方米，停机坪面积3.16万平方米，停机位大中小八个。
本机场按国际民航机场的类别划分属4D类机场,机场平面图见图1.1。
机场的各类保障设备较完善，配有单向I类仪表着落系统（盲降）和I类助航灯光系统，安装于跑道中心128°1455米处；航线导航台位于跑道中心306°，14876.9米处；东南远台配有指点标，位于跑道中心128°，距跑道东端7600米处；西北近台配有指点标，位于跑道中心308°，距跑道西端1000米处；东南近台配有指点标，位于跑道128°，距跑道东端1000米处。
机场气象台保障设施完备，配备兼有数字化处理功能的国产711测雨雷达系统、卫星云图接收系统、卫星传真广播接收系统、自动填图及分析系统、气象观测信息综合处理系统、气象无线传真接收系统１等设备。
气象台除了定时发布机场短时天气预报和每小时一次的天气观测报告，还发布趋势着落预报和机场警报，具有国际、国内及有关通用和专业飞行保障能力。
目前本机场的最低飞行气象条件见表1.1,机场能见度目标物分布见图1.2。
1.1.2 自然环境宁波处于东海之滨，长江三角洲南侧。
东邻舟山群岛，北濒杭州湾，南依象山港、三门湾，地处闽浙沿海丘陵北端，东北部和中部属宁绍冲击平原，地势平坦，河流纵横，土地肥沃，是著名的河姆渡文化的发祥地。
2023年 第11期海洋开发与管理93日照市海雾天气的特征分析与预报郑智勇1,2,丁森1,2,王珍珍1,2,刘迎迎1,2,冯立达1,2,侯继灵1,2,黄帅1,2,郑聪聪1,2(1.山东省海洋生态环境和防灾减灾重点实验室 青岛 266033;2.自然资源部北海预报减灾中心 青岛 266033)收稿日期:2023-04-17;修订日期:2023-10-07基金项目:国家重点研发计划 海洋环境安全保障 专项 专题预警报产品关键技术研究 (2018Y F C 1407000);北海局海洋科技项目 北海区近岸海陆风效应特征分析及其近海精细化数值预报研究 (202107);山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室开放基金资助项目 基于向量基归(S V R )的机器学习方法对山东近海海浪波高的预测研究 (202210).作者简介:郑智勇,工程师,硕士,研究方向为海洋环境预报㊁海洋环境观测预警通信作者:丁森,工程师,研究方向为海洋环境预报㊁海洋环境观测预警摘要:文章利用地面及探空气象观测资料㊁海洋站观测资料㊁E R A 再分析资料,统计了日照市1988 2019年每年4 7月的海雾过程㊂分析了产生海雾的天气形势及形成机理,提出了影响日照地区海雾天气生成的主要气象要素及其配合效用㊂结果表明:春夏季节,日照地区处于入海变性高压西部㊁太平洋副热带高压脊西部或低压前部等几类天气形势控制下时,最易产生平流海雾过程;天气形势控制下的风向与风速㊁露点温度㊁气温㊁海温㊁层结稳定等水文气象要素在海雾形成过程起到重要作用㊂在此基础上,利用F i s h e r 二级判别分析方法建立海雾预报的判别方程㊂通过预报检验发现,文章提供的海雾统计学预报方法具有良好的预报能力,预报准确率在88%~94%之间㊂可用来进行短期日照市海雾特征预报,为日照的工农业㊁渔业生产以及海上和陆地交通运输等提供服务㊂关键词:海雾;天气形势;水文气象要素;特征分析;F i s h e r 二级判别分析中图分类号:P 7 文献标志码:A 文章编号:1005-9857(2023)11-0093-09C h a r a c t e r i s t i cA n a l y s i s a n dF o r e c a s t o f S e aF o g W e a t h e r i nR i z h a oC i t yZ H E N GZ h i y o n g 1,2,D I N GS e n 1,2,WA N GZ h e n z h e n 1,2,L I U Y i n g y i n g 1,2,F E N GL i d a 1,2,H O UJ i l i n g 1,2,HU A N GS h u a i 1,2,Z H E N GC o n g c o n g1,2(1.S h a n d o n g P r o v i n c i a l K e y L a b o r a t o r y o fM a r i n eE c o l o g i c a l E n v i r o n m e n t a n dD i s a s t e r P r e v e n t i o n a n dM i t i ga t i o n ,Q i n g d a o266033,C h i n a ;2.N o r t h C h i n aS e a M a r i n eF o r e c a s ta n d H a z a r d M i t i g a t i o n S e r v i c e ,MN R ,Q i n gd a o 266033,C h i n a)A b s t r a c t :L a r g e q u a n t i t y o f o b s e r v a t i o n a l d a t a f r o m g r o u n d a n d s o u n d i n g m e t e o r o l o gi c a l o b s e r -v a t i o nd a t a ,o c e a ns t a t i o no b s e r v a t i o nd a t a ,E R Ar e a n a l y s i s d a t a a r e u s e d t o c o u n t t h e s e a f o gp r o c e s s t h a t o c c u r r e dd u r i n g A p r i l t oJ u l y i n R i z h a oC i t y f r o m 1988t o2019a l t o ge t h e r32y e a r s i n t h i s p a p e r .T h e s y n o p t i c c h a r a c t e r i s t i c s of t h e s e a f og an d t h e i r f o r m a t i o nm e c h a n i s m a r e s t a t i s t i c a l l y a n a l y z e d ,a n d f u r t h e r m o r e t h em a i nm e t e o r o l o g i c a l e l e m e n t s a f f e c t i n g t h e f o r -m a t i o no f s e a f o gi nR i z h a o a r e a a n d t h e i r c o m b i n e de f f e c t s a r e p u t f o r w a r d .T h e r e s u l t s i n d i -94海洋开发与管理2023年c a t e t h a t s e a f o g o c c u r i nR i z h a o a r e a i sm o s t l i k e l y u n d e r t h e c o n t r o l o f s e v e r a l w e a t h e r c o n d i-t i o n s,s u c h a s t h ew e s t o f t r a n s i t i o nh i g h t o s e a,t h eP a c i f i c s u b t r o p i c a l h i g h r i d g e o r t h e f r o n t o f l o wo r t r o u g ho f t h e e a s t e r nC h i n a i n s p r i n g a n d s u mm e r.U n d e r t h e c o n t r o l o f t h e s e s y n o p-t i c c h a r a c t e r i s t i c s,t h e d i r e c t i o n a n d s p e e d o fw i n d,d e w-p o i n t t e m p e r a t u r e,a t m o s p h e r i c t e m-p e r a t u r e,S S T,s t r a t i f i c a t i o n s t a b i l i t y o f t h e s e h y d r o m e t e o r o l o g i c a l e l e m e n t s p l a y a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e f o r m a t i o no f s e a f o g.O n t h e s e b a s i s,t h em e t h o d o f d i s c r i m i n a n c e a n a l y-s i s i su s e d t o e s t a b l i s ho f d i s c r i m i n a n t e q u a t i o n f o r s e a f o g f o r e c a s t.T h r o u g h t h e f o r e c a s t t e s-t i n g,t h e s t a t i s t i c a l f o r e c a s t i n g m e t h o do f s e a f o g h a s a g r e a t a p p l i c a t i o n,t h e f o r e c a s t a c c u r a c y i sb e t w e e n88%a n d94%.I t c a nb eu s e d f o r s h o r t-t e r mf o r e c a s t o f s e a f o g c h a r a c t e r i s t i c s i n R i z h a oC i t y,p r o v i d i n g s e r v i c e sf o r i n d u s t r y,a g r i c u l t u r e,f i s h e r yp r o d u c t i o n,s e aa n dl a n d t r a n s p o r t a t i o n.K e y w o r d s:S e a f o g,W e a t h e r e l e m e n t s,H y d r o m e t e o r o l o g i c a l e l e m e n t s,C h a r a c t e r i s t i c a n a l y s i s, F i s h e r t w o-l e v e l d i s c r i m i n a n t a n a l y s i s0引言大雾是悬浮于近地面层中的大量水滴或冰晶,使水平能见度小于1k m的天气现象,同时也是近地面水汽凝结(或凝华)的产物[1]㊂它严重地影响着当地的海上运输,港口靠泊,船只离港,公路交通及渔业生产㊂统计结果表明,北方港口因海雾天气造成能见度不良而导致的船只碰撞㊁搁浅事故每年发生2~5起不等;我国1950 2005年的船舶海上航行事故统计显示,因能见度原因而造成的海难事故,占事故总数的首位,达33%[2]㊂2016年5月7日,马耳他籍散货船在大连外海附近水域与中国渔船发生碰撞,船上19人,14人死亡,5人失踪;2008年5月19日日照港万吨货轮搁浅事故等均为海雾造成的重大等级港口水上交通事故㊂因此,对海雾要素的预报对港口城市建设发展起到重要作用㊂日照位于鲁东南与江苏省交界处,是新兴且快速发展的沿海港口城市㊂日常工业生产发展围绕港口㊁海洋方面发展比例较重㊂其地理位置㊁气候特征极具引发海雾的条件[3],突发性海雾过程对港口城市的破坏作用较重㊂认真分析和总结海雾出现的条件及规律并及时地做出预报,有利于当地的交通运输建设㊁人民日常生活保障乃至对国民经济发展都起着积极而重要的意义㊂近年来,国内对于海雾的生消方面研究较多,特别是在黄海海雾研究方面所得出的相关结论较多㊂如,吕晶晶等[4]发现黄海的海雾具有雾滴数浓度㊁含水量㊁平均半径㊁最大半径都最小的特征;任兆鹏等[5]研究结果表明黄海夏季海雾的含水量大,水汽在凝结成雾的过程中放出更多的凝结潜热,雾中的海表面气温(S A T)明显高于海表面水温(S S T),春季恰好相反的特征;周发琇等[6]的研究结果给出黄海海雾生成的水汽输送条件㊂但同时也能发现此前的研究成果[7]集中于黄海海雾的深入研究㊂由于日照所处鲁苏交界带,其特殊地势条件㊁海岸线特征,无法将相关结论直接使用,因此本文重点根据海雾生消影响要素㊁空间和时间分布特征,利用统计学及特征分析方法给出日照市海雾天气过程的主要影响因素及特征性结论,给出针对本地区的海雾预报方法㊂1资料和方法采用地面气象观测资料,日照海洋站多年连续能见度及海温观测资料,欧洲中心(E R A-I n t e r i m) 2.5ʎˑ2.5ʎ再分析资料,一级站54945(日照)探空资料㊂其中海洋站主要给出海雾天气过程影响范围㊁时间及识别的观测,气象站观测资料及E R A-I n-t e r i m主要给出相关具体气象观测要素及天气形势㊁背景场分析㊂利用以上资料统计分析日照海雾天气过程的分布㊁影响要素等关键因子;以此为预报因子,利用判别分析方法给出日照地区海雾天气过程的预报方程及结论㊂第11期郑智勇,等:日照市海雾天气的特征分析与预报952主要海雾类型确定2.1海雾类型根据王彬华[1]对海雾的成因分析(表1),日照地区多年成雾类型来看平流雾所占日照地区出现海雾比例的99%以上,这主要是由于日照所处海岸线走向西南-东北与黄海东南向平流暖湿空气垂直,平流雾的形成具备初始条件㊂因此本文主要围绕平流雾对日照地区影响展开分析㊂表1海雾的分类T a b l e1C l a s s i f i c a t i o no f s e a f o g海雾类型主要成因平流雾暖空气平流到冷的海面上成雾混合雾陆地气团与海面湿润气团混合成雾辐射雾海上浮膜表面的辐射冷却成雾地形雾海岸附近成雾2.2大雾的时间分布统计将连续32年观测数据中每日20:00至次日20:00记为一天,一天中出现海雾则记为一个雾日,对32年的气象㊁海洋观测资料统计如图1所示㊂图1日照地区多年雾日数月平均变化F i g.1 M o n t h l y a v e r a g e v a r i a t i o n c h a r t o f t h en u m b e ro f f o g g y d a y s i n t h eR i z h a o a r e a根据统计结论来看,日照地区平流雾一年四季都有出现,但大雾出现的时间多集中在4 7月, 6月最多㊂根据日照地区连续32年气象及海洋数据平均显示,日照多年4月平均出现雾日天数为5天,5月为6天,6月为9天,7月为6天,4 7月多年平均雾日之和为24天,多年平均全年有雾日数为30天,占全年有雾日数的80%,最长连续雾日达9天(出现于2011年5月5 13日),同时根据统计结果来看4 7月的大雾天气过程较其他月份持续时间长㊁影响范围大㊂因此本文的分析主要着眼于4 7月的平流雾特征分析㊂3致雾天气形势分类日照市的大雾一般多产生在偏东南风的条件之下,根据具体天气形势对海雾产生的影响,能使日照出现大雾的天气形势主要有以下4种㊂3.1入海变性高压型大陆高压入海后变性并停留在海上,后部高压脊线大致位于我国沿岸附近,其前部的干冷空气在海上变性以后,随高压南部的偏东气流回流到冷海面上㊂在这种形势下,本地位于高压后部,气流为南到东南向,风速不大,海面有来自南方暖海区流来的暖湿空气,850h P a高度上高压后部是暖平流区加上低层冷却作用,容易成雾㊂如果大气环流形势短期内不会发生变化继续保持东高西低的天气形势(图2a),那么海雾维持的海洋气象条件继续存在,海雾也将继续维持,并且会深入内地,该种天气形势极易导致连续多日灾害性海雾天气过程的出现㊂3.2太平洋副热带高压脊北伸型入夏以后,西太平洋高压脊逐渐北跳,其脊西缘正好伸至我国沿海附近,日照地区处于其西部边缘的偏南气流控制中极易出现大雾,该种天气形势(图2b),特征高压中心来自副热带高压脊的北抬形成,并且高压中心在同一地区控制时间较长,7月日照地区海雾形成多与该种天气形势有关㊂3.3低压倒槽或气旋前部型春㊁夏之际日照地区易受西南方向生成的江淮气旋影响,气旋过境除对本地区造成大风㊁降水之外,其暖锋前部还会造成大雾天气,低压倒槽或气旋前部的大雾与气旋的来向㊁位置有非常密切的关系㊂自西南生成的气旋在长江口以北入海,气旋入海前本地受气旋前部的东南气流影响,容易成雾(图2c)㊂但该种天气过程造成的大雾过程维持时间较短,随着气旋的迅速过境,低槽后部的偏北风影响本区天气会迅速转好;同时气旋成雾仅限于气旋前部东南向偏弱情况下,气流过强不利于水汽的凝结㊂96 海洋开发与管理2023年3.4 脊后槽前(东高西低)型日照地区春季冷空气与温带气旋或温带气旋交替活动频繁,本地区常处于脊后槽前偏南气流控制之下,此种形势导致北太平洋高压脊与其北部低压之间气压梯度较大,在西南气流控制下利于海雾形成,始终有水汽不断地从我国台湾附近及西太平洋海区向黄海输运;同时结合温压场配合考虑,温度场落后于高度场导致日照地区南部存在一个明显的暖中心,偏南气流输送使得暖湿空气条件具备㊂在该种天气形势(图2d )的影响下日照地区适宜出现连续海雾过程㊂图2 4种致雾天气形势F i g .2 F o u r t y p e s o f f o g g y we a t h e r s i t u a t i o n s 注:L 代表低压气旋中心;H 代表高压中心㊂4 大雾的气象要素预报指标4.1 气流的方向与速度适宜的风向和风速将暖湿气流向冷水面输送是海雾产生的重要条件[8]㊂由平流冷却雾形成机理可知,当暖湿空气平流到冷的洋面,是形成平流雾的重要条件,但同时也必须具备一定的风速条件以维持静力稳定度,保持本地区层结稳定,不利于大雾的消散[9]㊂气流方向还要具备一定量温度梯度,使暖湿空气液化凝结成雾㊂从日照地区所处地形来看,输送湿润水汽的向岸风风向只能来自东北或东南两个方向的气流,但同时需要具备较低纬度满足水汽冷凝条件则该风向只能选择与日照海岸线垂直的东南向风㊂由多年预报经验来看,日照地区吹N E -S E -S S E 风,且风速在6m /s 以下时容易出雾㊂即风的条件需满足风向保持与本地区地形保持基本垂直且风速较低,易使本地具备潮湿条件且维持本地静力稳定㊂第11期郑智勇,等:日照市海雾天气的特征分析与预报974.2上游地区的露点温度和本站的气温之差利用预报站点上游观测资料作为预报参考值,对海雾的水汽分析可以起到补充作用[10]㊂当平流过来的暖湿空气的露点比本站的气温高时,空气极易饱和成雾㊂江苏省射阳县,根据方位显示,地处日照市东南风向的上游地区㊂因此,将射阳站(58150)作为上游指标站,取射阳的露点温度和本站的气温之差做预报指标㊂当14时射阳的露点温度接近或高于本站的气温时,即(T d射阳-T)> -2ħ时,容易出雾㊂该条件同时将风速㊁风向及水汽饱和度作为参考条件㊂4.3本站的温度露点差相对湿度大小及其分布是海雾能否生成的物理基础[11]㊂温度露点差是衡量一个测站水汽饱和度的重要因子,当本站的温度露点差较小时,即T -T d<2.5ħ时,若其他条件具备就易出雾㊂4.4S S T的影响根据海雾的物理形成过程来看,暖湿空气需要经过较冷的界面从而液化成为水滴,在空气中成雾㊂根据胡瑞金等[12]的研究来看,海温梯度大㊁海气温差大㊁海温低及海温随时间降低均有利于雾的生成,特别是海温梯度和海气温差影响更为显著㊂而根据日照地区特定条件来看,该类较冷界面即为日照地区东南方向所处的黄海冷水团[13]㊂当东南风向本地区输送暖湿空气时,暖湿空气遭遇本区冷水团从而凝结致雾㊂以气温和海水温度之差作为该条件的判断依据,出雾时水温接近或稍高于气温,即-2ħ<T-T w<2ħ时就易成雾㊂4.5低空层结稳定性层结是形成雾的重要条件,在稳定层结下,特别下低空所产生的水汽凝结物,即使在风速较大的条件下,也不易扩散到高空,使雾滴聚集在近地面层的低层大气中,有利于雾的形成和维持㊂通常将逆温层厚度作为单站判断层结稳定的重要指标㊂逆温层起着一个 顶盖 的作用,逆温层越厚,层结稳定度越高,从而越有利于本地区静力稳定,使海面水汽局限在一定范围以内,有利于达到饱和而凝结成雾[14]㊂2012年6月14日日照地区本次大雾天气过程,通过图3能够清楚地通过温度对数压力图中逆温层的变化反映出对大雾生消的影响㊂由于标准要求,探空气球只在每日8时和20时释放,每日可以得到两个层次的探空数据,选择54945(日照)基本站的探空数据进行分析㊂6月14日日照地区出现一次典型的平流冷却雾过程,6月13日20时逆温层开始建立,6月14日8时逆温层高度1.5k m左右,厚度约500m, 20时逆温层高度低于1k m,厚度维持500m左右,6月15日8时逆温层消失㊂通过对能见度数据的分析,可以看出本次大雾生消过程与逆温层结的建立保持一致,逆温层的建立维持了本地区的层结稳定,起到保持水汽聚齐维持作用,随着逆温层的消失,能见度迅速升高,平流海雾过程结束㊂5大雾预报模型的建立5.1F i s h e r二级判别分析简介多重影响因子对同一现象做出影响,使得该种现象在多重影响因子下,仅产生二级变化㊂基于以上情况,影响因子即通常所认为的维数问题,而利用多重影响因子构建线性方程时,F i s h e r二级判别是根据方差分析的思想建立起来的一种能够区分各个总体的线性判别法[15]㊂其基本原理是要找到一个(或一组)投影轴使得样本投影到该空间能在保证方差最小的情况下,将不同类的样本很好地分开㊂并将度量类别均值之间差别的量称为类间方差(或类间散布矩阵);而度量这些均值周围方差的量称为类内方差(或类内散布矩阵)㊂F i s h e r判决的目标就是:寻找一个或一组投影轴,能够在最小化类内散布的同时最大化类间散布㊂如图4所示,设选取A1类的样本容量为n1,A2样本容量为n2,总样本的容量为N=n1+n2㊂用不同因子值可算出不同类别的判别函数值Y1i(i=l,2 n1)及Y2i(i=1,2 n2)[16]㊂我们希望构成形如图中的空间平面,使得平面上A1的判别函数值对应的点子比较集中,A2类的点子也比较集中,但是两类点子之间距离较远,从而使得Y=Y c平面容易地将两类点子区分开来㊂98 海洋开发与管理2023年图3 大雾情况下日照地区大气垂直分布情况F i g .3 V e r t i c a l d i s t r i b u t i o no f a t m o s p h e r e i nR i z h a o a r e au n d e r h e a v y f o g注:P 1代表露压曲线,P 2代表过程曲线,P 3代表层结曲线;黑框处随高度递增层为逆温层出现高度,各分图横轴表示温度/ħ,纵轴表示高度/h P a㊂图4 判别函数F i g.4 D i s c r i m i n a n t f u n c t i o n 5.2 根据F i s h e r 判别分析构建预报方程根据上述分析结果,选取日照地区平流海雾天气的具体预报指标建立相应的预报模型㊂选取因子:X 1表示(T d 射阳-T )14,即14时射阳的露点温度T d 与本地气温T 之差,该因子同时参考空气饱和度及风速㊁风向几种情况㊂X 2表示(T -T d )14,即本站14时的气温T 与露点温度T d 之差㊂X 3表示(T -T w )14,即本站14时的气温T 与海水表面温度T w 之差㊂采用1988 2019年4-7月历史资料㊂所用历史资料包括:本站气温值㊁露点温度值,上游方向射阳测点露点温度值,本站表层海水温度值㊂构建方程原模型为:Y =C 1X 1+C 2X 2+C 3X 3(1) 考虑到4 7月影响因子的区别性(天气形势不同,温度差异,天气系统的移动位置变化),故对该4个月分别构建判别分析方程㊂32年内总样本数第11期郑智勇,等:日照市海雾天气的特征分析与预报99量N 分别为:4月960个,5月992个,6月960个,7月992个㊂N 1为有雾,N 2为无雾㊂具体求解过程以4月为例:有雾天气N 1为160天,无雾天气N 2为800天,N =N 1+N 2㊂(1)分别计算各级因子及级别差值:X 11平均值,X 12平均值,X 21平均值,X 22平均值,X 31平均值,X 32平均值以及级别差值d 1,d 2,d 3㊂(2)计算各因子的级内离差交叉积和各元素:依据公式:ωj l =Σn ai =1(x A i j -x A j )(x A i l -x A l )+Σn bi =1(x B i j -x B j )(x B i l -x B l )(2)式中:x A i j ㊁x B i j 分别代表有雾天气时的气温与露点温度差㊁气温与海温差;x A i l ㊁x B i l 分别代表无雾天气时的气温与露点温度差㊁气温与海温差;x A j ㊁x B j 分别代表连续32年有雾天气时的气温与露点温度差㊁气温与海温差的平均值;x A l ㊁x B l 分别代表连续32年无雾天气时的气温与露点温度差㊁气温与海温差的平均值;根据统计结果带入方程计算出各月级内离差交叉积ωi ,j 的具体值㊂构建三元一次线性方程组:ω11c 1+ω12c 2+ ω1m c m =βd 1ω21c 1+ω22c 2+ ω2m c m =βd 2 ︙ ︙ ︙ ︙ωn 1c 1+ωn 2c 2+ ωn m c m =βd n ìîíïïïïïï(3) 利用式(2)所得各月级内离差交叉积ωi ,j 及级别差值d i 代入式(3),求得各月方程因子系数d n ㊂5.3 各月判别方程的表示4月判别方程为:Y 4=0.0237X 1-0.0391X 2+0.0215X 3(4) 判别临界值Y c =-0.1536:当Y >Y c 时报1级天气(有雾);当Y <Y c 时报2级天气(无雾)㊂5月判别方程为:Y 5=0.0116X 1-0.0102X 2+0.0016X 3(5) 判别临界值Y c =-0.0598:当Y >Y c 时报1级天气(有雾);当Y <Y c 时报2级天气(无雾)㊂6月判别方程为:Y 6=0.0176X 1-0.0318X 2+0.0144X 3(6) 判别临界值Y c =-0.0941:当Y >Y c 时报1级天气(有雾);当Y <Y c 时报2级天气(无雾)㊂7月判别方程为:Y 7=0.0343X 1-0.0236X 2+0.001X 3(7) 判别临界值Y c =-0.1119:当Y >Y c 时报1级天气(有雾);当Y <Y c 时报2级天气(无雾)㊂在对4个月判别方程进行使用时,应确定相应的各级因子使用条件,确定好相应X 1㊁X 2㊁X 3判别因子后,代入判别方程后求出对应Y 值,从而与临界值进行比较,得出预报结果㊂5.4 一次海雾过程检验模拟2019年4月6日日照出现一次典型的平流型海雾过程,如图5(a )和图5(b )所示本次过程是一次典型的气旋前部型海雾过程,本地区能见度较低;如图5(c )和图5(d)所示日照地区存在一个明显的低能见度中心㊂利用预报方程对本次过程进行检验模拟,海雾过程发生在4月,选择方程(4)Y 4=0.0237X 1-0.0391X 2+0.0215X 3,分别将5日14时日照本地气温㊁海温㊁露点温度㊁上游射阳露点温度分别代入方程,得Y 4大于判别临界值Y c ,可给出预报结论将有海雾过程在日照地区出现㊂结果表明,预报结论与实际过程一致,预报结论有效,针对本次过程日照地区发布了大雾红色预警㊂5.5 预报方程检验分析在对判别方程进行检验时,分别使用了显著性检验和一年期试报检验,结果如表2所示,预报准确率达到预期结果㊂表2 预报方程的显著性检验和试报检验结果T a b l e 2 S i g n i f i c a n c e t e s t a n d t r i a l r e po r t t e s t r e s u l t s o f p r e d i c t i o n e qu a t i o n s %检验结果4月5月6月7月历史拟合率98938895试报准确率949088896 小结本研究运用近30年的历史资料,使用天气学和统计学两种方法对日照地区大雾天气作出分析,结果表明:100 海洋开发与管理2023年(1)统计结果显示,日照地区大雾类型以平流海雾为主,约占年总量80%;时间分布来看,在4-7月出现的频率较高㊂(2)造成日照地区平流海雾的天气类型:入海变性高压后部,太平洋副热带高压脊西部,低压倒槽或气旋前部㊂图5 4月6日海雾过程实况F i g .5 F a c t s f i g o f t h e s e a f o gp r o c e s s o nA pr i l 6t h 注:图(a )(b )为地面低压场,L 代表低压气旋中心;图(c )(d )为地面能见度场,等值线代表能见度数值,单位为k m ㊂(3)影响日照地区海雾生成的具体物理因子包括:气流的方向与速度,气流上游地区的露点温度和本站的气温之差,本地区的露点温度差,本地区气温与水温之差,稳定的低空层结㊂从预报方程一年期使用情况来看,对入海高压后部㊁低压带或气旋前部的大雾预报效果较好㊂有降水时使用效果较差,分析来看是由于低压倒槽影响本区,伴随有槽后冷空气的侵入同时有充沛水汽供应,造成误报,该种情况的出现需在日后使用过程中对预报方程作出进一步改进㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1] 王彬华.海雾[M ].北京:海洋出版社,1983:352.WA N GB i n h u a .S e a f o g [M ].B e i j i n g :O c e a nP r e s s ,1983:352.[2] 李磊,张永宁.影响我国沿海的海雾及一次雾航碰撞沉船事故的案例分析[C ]//中国航海学会海洋船舶驾驶专业委员会天气海洋与航海安全论文集,2000(7):585-589.L IL e i ,Z H A N G Y o n g n i n g .C a s e a n a l y s i s o f t h e i m pa c t o f s e a f o g a n d a s h i p w r e c k c a u s e db y f o g n a v i g a t i o n o n C h i n e s ec o a s t a l a r e a s [C ]//C o l l e c t i o no fP a pe r so n W e a t h e r a n dO c e a -n o g r a p h y a n dN a v i g a t i o nS af e t y b y t h e M a r i n eS h i p H a n d l i n g第11期郑智勇,等:日照市海雾天气的特征分析与预报101P r o f e s s i o n a l C o mm i t t e eo f t h eC h i n aI n s t i t u t eo fN a v i g a t i o n, 2000(7):585-589.[3] L E W I S J M,K O R A I N D,R E D M O N D K T.S e a f o g r e s e a r c h i n t h eU n i t e d K i n g d o m a n d U n i t e dS t a t e s[J].B u l l.A m e r.M e t e o r.S o c., 2004,85:395-408.[4]吕晶晶,牛生杰,赵丽娟,等.湛江地区一次冷锋型海雾微物理特征[J].大气科学学报,2014,37(2):208-215.L Y U J i n g j i n g,N I U S h e n g j i e,Z HA O L i j u a n,e ta l.M i c r o-p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f a s e a f o g i n f l u e n c e d b y a c o l d f r o n t i n Z h a n j i a n g[J].T r a n s a c t i o n s o fA t m o s p h e r i c S c i e n c e s,2014,37(2):208-215.[5]任兆鹏,张苏平.黄海夏季海雾的边界层结构特征及其与春季海雾的对比[J].中国海洋大学学报,2011,41(50):020-030.R E N Z h a o p e n g,Z H A N GS u p i n g.S t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c so f t h eY e l 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