河北省大雾的时空演变特征及成因研究

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为了深入研究河北省大雾的特征、发生发展规律、生消机制及影响因子,为大雾的防灾减灾提供决策依据。论文利用河北省50个代表站1965~2006年逐日大雾及能见度资料、逐月平均气温、相对湿度与平均风速资料,NCEP/NCAR再分析资料等,采用相关分析、小波分析、经验正交函数分解以及Mann-Kendall等统计检验方法,详细研究了大雾与分级雾的时空特征、日变化规律以及趋势变化;同时从影响大雾变化的主要气象因素入手,分析了相对湿度、气温、风速等气象要素的空间分布特点与趋势变化,并进一步探讨了大雾与它们的相关性;最后利用合成分析、个例分析等方法,研究了河北省冬季典型雾日年(异常偏多、异常偏少)的气候特征以及大雾天气发生时的主要物理量场特征。结果发现:   ⑴河北省年均大雾日数为17d,平原站大雾日数明显高于高原、山地、丘陵站点,秋、冬季是大雾的多发季节;凌晨5点雾生的频率最高,为21.7%,早上8点雾消的频率最高为18.6%;河北省3h以内的短时大雾最易出现,高原、山地与丘陵测站大雾持续时间大多在6h以内,>12h的大雾在山前平原区出现的较多;50个代表站中,正趋势显著站点明显多于负趋势显著站点,年均大雾日数有缓慢上升趋势,20世纪70年代初是河北省大雾的转折点。   ⑵河北省不同级别的雾出现频率差别很大,能见度较高的雾发生频率最高,浓雾次之,而强浓雾则很少,有些站甚至多年从未出现。浓雾、强浓雾年均日数分别为5d、1d,时空特征与大雾相似;浓雾、强浓雾雾生的峰值时间段都在晚上20点后到次日早晨7点之间,结束的主要时间段均在8点到12点之间。浓雾、强浓雾均是3~6h的出现频率最高,从持续时间来看浓雾一般不会超过12h,而强浓雾一般在3h以上;16个代表站中,浓雾、强浓雾均是正趋势变化显著站点较多,年均浓雾、强浓雾日数均有上升趋势,浓雾变化的转折点发生在1971年、1981年、1986年,强浓雾变化明显的突变点是20世纪70年代后期。   ⑶年均大雾日数与年均相对湿度、温度的变化趋势一致,都为上升趋势,而与年均风速的变化趋势相反。所有站大雾日数与相对湿度几乎都存在正相关关系,80%以上的站通过了0.05的显著性水平检验,主要分布在山前平原区与冀东平原区;年均大雾日数与年平均温度30个台站表现为负相关,正负相关显著的站点分别为5个、6个,分布无明显地域特征;年均大雾日数与年平均风速62%台站表现为负相关,负相关显著的站点有11个,分布在除冀北高原区外的其余地形区,而正相关显著的站点只有两个平原站与一个冀北高原站。   ⑷雾日偏少年,槽脊深厚,低空风速较大,空气湿度偏小;雾日偏多年,槽脊浅薄,低空风速较弱,空气湿度偏大;大雾发生过程中高空、地面的气象环流形势均较弱,地面维持较长时间的低风速、高湿度、温度变化平稳,无明显冷空气活动,大气层结稳定。中低空存在的下沉气流有助于低层逆温层结的建立和维持,从而有利于大雾的持续。
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