1. 引言
大雾是我国秋冬季常见的天气现象，由于能见度低，大雾对交通的影响非常显著，常可造成高速封闭、航班延误等。大雾出现时，空气的对流性常较弱，使得空气中有害颗粒物增多，给人体健康带来危害。大雾对农业生产也有不利影响，它减少了农作物光照时间。农作物呼吸受影响，合成碳水化合物的时间减少，从而延迟生长、开花等，使产量和品质下降。因此，研究大雾特征，做好监测和预防，对于社会经济发展具有重要作用。
许多学者对我国大雾特征进行了研究 [1] - [6] 。刘小宁等 [2] 分析了我国大雾的气候特征，发现我国大雾呈现东南部多西北部少的特点，大雾的季节和月际变化有明显的南北、东西的地区差异和局地特征。赵玉广 [7] 对华北平原3次持续10天以上的大雾过程进行了研究，发现冷空气活动偏弱、大尺度下沉运动造成的静稳天气是大雾长时间维持的根本原因。四川盆地属于中亚热带湿润气候，湿度较大，风速较小，有利于雾的生产。唐信英等 [8] 分析了四川省大雾时空分布特征，发现大雾主要集中在四川盆地，川西高原区很少出现大雾。李慧晶等 [9] 分析了四川不同等级雾的时空分布及生消时间，发现四川雾冬季最多夏季最少，各等级雾在后半夜到早上最为频发。顾清源等 [10] 研究发现，四川盆地以辐射雾为主，晴朗少云的夜间天气，近地面湿层厚、空气接近饱和，近地层风力较小，层级稳定或逆温层存在是辐射雾产生的重要因素。
青神县位于成都平原西南部，农业是支柱产业，境内广泛种植粮食作物、晚熟柑橘等。青神是大雾多发地，弄清大雾的气候特征及生消演变规律，有利于合理安排农时活动，科学开展病虫害防治等，从而有助于提升农作物产量和品质。
2. 资料与方法
本文使用青神国家气象站1971~2022年逐日能见度观测数据，2017~2022年逐小时能见度数据。其中日数据用于分析青神大雾的气候特征，包括年际变化、月际分布等。逐小时数据选取青神国家气象站有稳定自动观测以来的数据，用于分析青神大雾的生消时间。
广义的大雾是指水平能见度(Visibility, V)低于1 km的天气现象。按水平能见度从大到小的顺序，广义大雾还可分为大雾、浓雾、强浓雾、特强浓雾四个等级(见表1)，这里500 m ≤ V < 1 km是狭义的大雾。可见，浓雾、强浓雾、特强浓雾是能见度更低的广义大雾。后文当将雾按不同等级区分时，大雾都是指表1中定义的狭义大雾，并用“大雾(V < 1 km)”指代广义大雾。
Table 1. Fog level (V < 1 km)
表1. 大雾(V < 1 km)等级
3. 大雾的气候变化特征
3.1. 雾日的年、月变化
青神雾日具有明显的年际变化特征(见图1)，1971~2022年经历了两个高值和两个低值阶段。1971~1977年、2003~2015年是青神的少雾年，年总大雾日(V < 1 km)日均在70 d以下，多数年份小于50 d，2012年仅19 d。在少雾年，大雾、浓雾和特强浓雾出现天数一般低于20 d，特强浓雾很少出现，其中1974~1976年均无强浓雾。1978~2002年、2016~2022是青神的多雾年，总大雾日(V < 1 km)多大于100 d，其中1995~1998年、2016年大于150 d，1997年达到168 d。大雾日数(500 m ≤ V < 1 km)与总大雾日的年际变化总体比较一致，1978~2003、2016~2022年每年的大雾日数普遍高于30 d，1997年大雾日数最多，达到108 d。浓雾在1978~1999年、2016~2022出现日数较多，一般都大于20 d，其中1985年达到46 d。强浓雾的年际变化幅度最小，1984年最大时达到38 d。它与总大雾日的增减没有明显对应关系，在1980~2002年不仅没有随总大雾日增多，反而比20世纪70年代有所减少。但在2016年后，强浓雾有一个明显增多的趋势。特强浓雾在1980~2000年经历了一个大值阶段，年日数均大于20 d，多数高于30 d，1984年达到44 d，其余年份特强浓雾日数均低于20 d，多数低于10 d。
Figure 1. Change of foggy days from 1971 to 2022 in Qingshen
图1. 1971~2022年青神雾日变化
从雾日的月际分布来看(见图2)，1月、12月是各类雾出现概率最高的两个月份，尤其是特强浓雾，这两个月出现的占比均在20%以上，浓雾及强浓雾的占比在15%左右。5、6月是各类雾出现频次最低的月份，占比均在5%以下。特强浓雾和强浓雾在5~9月出现的占比均≤5%，即主汛期出现概率较小。浓雾在2、10和11月出现概率相当，接近10%。大雾各月出现频率差异比其余等级雾小，10月至次年1月占比在10%左右，2~4月占比在9%上下、7~9月占比在7%左右。
(a) 
(b) 
(c) 
(d)
Figure 2. Foggy day proportion of every month. (a) Fog; (b) Dense fog; (c) Strong fog; (d) Extremely strong dense fog
图2. 各月雾日占比。(a) 大雾；(b) 浓雾；(c) 强浓雾；(d) 特强浓雾
3.2. 持续性雾天气
将连续3天及以上时间出现同一等级雾的过程视为持续性雾天气。对比图1、图3，可以看到，持续性雾出现的频次与雾日有较好的对应关系，在多(少)雾年，持续性雾天气也较多(少)。1978~2000年、2016~2021年出现持续性广义大雾(V < 1 km)的次数一般在10次以上(见图3)，其中1995年出现了25次。持续性大雾(500 m ≤ V < 1 km)主要集中在1988~2000年出现，频次一般在5次以上，另外1978年、2016年也分别出现了8次、5次。持续性大雾(500 m ≤ V < 1 km)年频次在10次及以上的共有4次，其中2000年达到17次。每年出现持续性浓雾、强浓雾或特强浓雾的频次较小，普遍在3次及以下，仅在2016、2017年浓雾次数分别出现5次和4次。
Figure 3. Occurrence times of persistent fog from 1971 to 2022
图3. 1971~2002年持续性雾出现频次
各类持续性雾天气以持续3 d的最多，浓雾和强浓雾持续天数最长为5 d，特强浓雾仅有一次超过5 d，且持续时间长达9 d，从1984年1月6日持续到14日。大雾(500 m ≤ V < 1 km)持续3 d的占比高达70.3%，持续5 d以上的有10次，最长为6 d，出现在1978年1月22~27日，1988年11月26日~12月1日，2000年12月5~10日。大雾(V < 1 km)持续3 d的占比为36.5% (见图4)，随着天数的增多其占比迅速减小，10 d、11 d的占比均为1.7%，12 d及以上的占比小于1%。出现10 d及以上持续性大雾(V < 1 km)的次数共有23次(见表2)，主要发生在秋冬季节，另外3月也出现过一次。持续性大雾(V < 1 km)出现时间最久的一次长达16 d，从1998年11月2日一直持续到17日。
Figure 4. Proportion of persistent days of fog (V < 1 km)
图4. 大雾(V < 1 km)持续天数占比
Table 2. Persistent fog events (V < 1 km) lasting for 10 days and above from 1971 to 2022
表2. 1971~2022年持续10 d以上的大雾(V < 1 km)过程
4. 大雾生消时间
利用2017~2022年逐小时能见度数据，分析各类雾(V < 1 km)发生和生消时间，这里“发生”是指某时出现了雾。从大雾(500 m ≤ V < 1 km)发生时间来看(见图5)，一天中任何时刻都有可能发生。00~09时大雾发生占比超过5%，其中03~08时占比超过7%，08时发生占比最高为9.3%。13~17时大雾发生占比很小，低于1%。浓雾发生时间和大雾较为接近，00~09时发生占比超过5%，其中06、07时发生占比超过10%，分别达到11.5%、11.7%。浓雾在13~19时发生占比低于1%，13时、17时发生占比为0。强浓雾仅发生在00~12时，13~23时发生占比为0。06~10时强浓雾发生占比超过10%，08、09时发生占比大于15%，分别达到18.0%、18.3%。特强浓雾发生在01时、03~11时，其余时次发生占比为0。05时、07~10时强浓雾发生占比超过10%，其中07时最高，达到22.6%，09时次之，为19.4%。从以上分析可知，早上到上午尤其是05~10时是各类雾的高发时段，下午很难发生雾，前半夜雾发生概率也很低。
Figure 5. Proportion of occurrence time for all kinds of fog
图5. 各类雾发生时刻占比
各类雾极少出现在下午，因此其开始生成的时间也很少出现在下午(见图6)。大雾、浓雾开始生成在11~20时的占比绝大多数情况低于2%，该时段强浓雾、特强浓雾生成占比为0。00~07时是大雾开始生成的高发时段，占比在5%以上，其中03时最高，达到10.6%，07时次之，为9.7%。00~08时浓雾开始生成的占比在5%以上，02~06时占比超7%，其中05、06时占比超过10%，分别达到12.6%，11.1%。强浓雾开始生成的时刻在23时、00~10时，04~08时占比超过10%，其中07时最高，达到18.9%，11~22时没有强浓雾生成。特强浓雾开始生成的时间只出现在特定的少数几个时刻：01时、03~05时、07~09时，其余时刻生成占比为0，05、07、09时占比超过10%，其中07时高达43.8%。
大雾消散在01~10时的占比超5%，04~06时、08时占比超8%，其中06、08时分别达到9.5%、9.2%，而消散在12~21时的占比低于2%。浓雾主要消散在02~11时，占比在5%以上，其中06、07时占比超过10%，分别为10.8%、11.4%，而12~20时占比低于2%。强浓雾消散在08~11时的占比超过10%，10时占比最高，达到23.1%，13时至00时无消散记录。特强浓雾消散只出现在少数几个时刻：02时、06~12时，其中06时、08时、10~11时的占比超过10%，08时最高，达到25.0%。
(a) 
(b) 
(c) 
(d)
Figure 6. Proportion of generation and dissipation time of fog. (a) Fog; (b) Dense fog; (c) Strong fog; (d) Extremely strong dense fog
图6. 各类雾开始与结束时间占比。(a) 大雾；(b) 浓雾；(c) 强浓雾；(d) 特强浓雾
5. 大雾持续时长
各类雾出现时长以1 h为主(见图7)，占比超过40%，其中特强浓雾、大雾、浓雾持续1 h的占比分别达到56.3%、64.3%、74.3%。占比随着时长的增加迅速减小。各类雾出现时长达到2 h的占比普遍在15%~20%，仅大雾超过20%，达到22.6%。各类雾持续3~5 h的占比普遍低于10%，仅浓雾的3 h、特强浓雾的4 h占比超过10%。各类雾持续6 h及以上的占比均低于5%，且绝大多数低于1%。特强浓雾最长持续时间为5 h，浓雾、强浓雾可以达到11 h，大雾最长达到15 h。
Figure 7. Proportion of duration time of fog
图7. 大雾持续时长占比
由于气象条件的变化，各等级雾可以相互转换，如大雾可以增强为浓雾，浓雾又可以减弱为大雾，因此一次大雾天气(V < 1 km)可能包含了几种强度的雾，而大雾(V < 1 km)的持续时间往往更长。2017~2022年大雾(V < 1 km)持续时间≥10 h的共发生了29次，≥15 h的共发生了4次。大雾(V < 1 km)最长持续时间达到20 h，发生在2021年11月2日13时至3日08时，其次是19 h，发生在2020年12月27日19时至28日13时。
6. 结论
本文对青神大雾特征从年际和月际变化、生消时间、持续天数、持续时长等方面进行了研究分析，得到了以下结论：
1) 青神雾日具有明显的年际变化，1971~1977年、2003~2015年是少雾年，1978~2002年、2016~2022是多雾年，少雾年的总大雾日数(V < 1 km)在70 d以下，多雾年多大于100 d。大雾日数(500 m ≤ V < 1 km)与总大雾日的年际变化总体比较一致，1978~2003、2016~2022年为大值年，普遍高于30 d。浓雾在1978~1999年、2016~2022出现日数较多，一般大于20 d。强浓雾的年际变化幅度最小，1984年最大，达到38 d。特强浓雾在1980~2000年出现日数较多，均大于20 d。
2) 青神雾日具有明显的月际变化特征，1月、12月各类雾出现概率最高，特强浓雾在这两个月出现的占比 > 20%，浓雾及强浓雾的占比在15%左右。5、6月是各类雾出现频次最低的月份，占比均在5%以下。
3) 1978~2000年、2016~2021年出现持续性广义大雾(V < 1 km)的次数较多，一般在10次以上；持续性大雾(500 m ≤ V < 1 km)主要集中在1988~2000年，年频次一般在5次以上，出现持续性浓雾、强浓雾或特强浓雾的年频次较小，一般在3次以下。大雾(500 m ≤ V < 1 km)持续3 d的占比高达70.3%，持续5 d以上的有10次，最长为6 d。浓雾和强浓雾持续时间最多达到5 d，强浓雾仅有一次超过5 d。大雾(V < 1 km)持续3 d的占比为36.5%，随着天数的增多其占比迅速减小，出现10 d及以上共有23次，主要发生在秋冬季节。
4) 早上到上午尤其是05~10时是各类雾的高发时段，下午和前半夜雾发生概率很低。00~07时、00~08时、04~08分别是大雾、浓雾、强浓雾生成的高发时段，特强浓雾主要在05、07和09时生成，各类雾11~20时生成的占比一般低于2%。01~10时、02~11时、08~11时分别是大雾、浓雾、强浓雾消散的主要时段，特强浓雾主要在06时、08时、10~11时消散。
5) 各类雾出现时长以1 h为主，占比超过40%，随着时长的增加占比迅速减小，持续6 h及以上的占比均低于5%，且绝大多数低于1%。特强浓雾最长持续时间为5 h，浓雾、强浓雾可以达到11 h，大雾可达15 h，大雾(V < 1 km)最长达到20 h。
资助项目
高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室科技发展基金项目(SCQXKJYJXMS202205)和眉山市气象局创新发展专项(MSCXFZ202103)共同资助。