渤海湾北部沿岸大雾天气特征
章晗
【摘 要】摘要 对近30年渤海湾北部葫芦岛站出现大雾天气时的气压场进行模糊聚类分析，采用4个客观指标确定了最优分类数，并对各聚类的气压场分布、各聚类大雾频数逐月变化、大雾发生期间风向风速和能见度日变化进行了研究。结果表明，葫芦岛站点出现大雾时气压场可分为4类：冷锋前部型、高压前部型、高压后部型、鞍型场型，冷锋前部型主要发生在春季和夏季，高压前部型和鞍型场型主要发生在冬季和春季，高压后部型全年均可发生，4类中只有鞍型场类年频数趋势系数通过了95%信度检验。在低压冷锋锋面前部型和高压后部型中风速以西南风为主，而高压前部型中受海陆风效应影响，北风风向百分比多于西南风向，鞍型场中西南风百分比多于北风风向。 【期刊名称】气象科技 【年(卷),期】2017(045)004 【总页数】4
【关键词】关键词 葫芦岛；大雾；模糊聚类方法；地面气压场；风向风速；能见度
【文献来源】
https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_meteorological-science-
technology_thesis/0201254078563.html
引言
雾是近地面层空气中悬浮的大量水滴或冰晶微粒的乳白色集合体[1-3]，当水平能见度小于等于1 km时称为大雾。大雾是一种常见的气象灾害，对陆路交通、航运和环境都有非常不利的影响，有时极端低能见度可造成严重的灾害[4-5]。
国内学者对我国的大雾天气进行了诸多研究，王丽萍等[6]研究了全球气候变暖背景下气候变化对中国大雾的影响，结果显示大雾日数偏少 (多) 与气温偏高 (低)、相对湿度偏小 (大) 存在一定的对应关系。林建等[7]利用1971—2005年35年来的站点资料对我国大范围大雾发生时的环流形势进行了统计，指出我国大范围大雾发生时的环流形势可分为均压型和锋前型。曹治强等[8]通过对近45年全国站点资料分析，归纳了大雾时空特征和趋势变化特征，表明我国不同区域出现大雾的频数差异较大，而且在在大雾出现频数长期变化正趋势区域有1.5年波动周期。还有一些学者利用数值模式对持续性大雾进行了诊断分析和模拟研究[9-11]。除对内陆站点大雾研究以外，韩美[12]探讨了台湾海峡西海岸海雾现状和发展方向，指出认识海雾生消机制和优化模式边界层方案能进一步提高海雾预报准确率。李慧琳等[13]利用黄海北岸站点研究了海陆风对海雾的影响，结果表明海风常在沿海地区造成低云天气,并有利于海雾登陆。马艳[14]对青岛观测站点夏季海雾和冬季大雾对环境影响进行比较，显示夏季海雾不会增加重污染浓度。本文选取距离海岸线约300 m的葫芦岛观测点数据，该站点是葫芦岛沿海少有的逐时段人工观测站点，能较好的代表葫芦岛沿岸的能见度。研究葫芦岛站点发生大雾时的气压场形势、大雾日数逐月分布和能见度的日变化特征，为葫芦岛站点近岸雾的预报提供必要的参考和借鉴。
1 资料和方法介绍
能见度资料采用该站点逐小时观测数据，统计时段取为1977—2009年，由于1995—1997年间资料不完整，在统计时将1995—1997年去除。研究大雾出现时周围大尺度环境场分布，取相应时段的NCEP 2.5°×2.5°海平面气压场资料。 模糊C均值聚类分析方法(Fuzzy C-means clustering Method，简称 FCM)是
应用最广泛的一种模糊聚类方法[15]，取112.5°～127.5°E、35°～45°N格点场来表示影响葫芦岛的大尺度环境场，在30年期间浓雾发生日数为703天，累计维持3576 h，即大雾时数K为3576。在表示逐小时大雾发生的海平面气压场时，由NCEP资料相邻时次的格点气压值线性内插得到。因为FCM的聚类结果依赖于聚类数的取值，所以进行聚类算法前必须给定聚类数。为此，本文采用了4个客观指数[15]来确定聚类数，即PC指数、PI指数、SI指数和DI指数。若根据单一指标，最优的聚类数易取为极端值，应综合考虑多个指标，从而使精度、合理性和可解释性达到平衡[16]，得到合理的聚类结果。
2 聚类特征
综合考虑各指数(图略)，聚类数为4时更合理。在每一次大雾发生时海平面气压场对应的4个隶属系数中，按照最大隶属系数可把其归类到相应的类别，即为硬聚类，硬聚类在应用中能反映出同一类中相互的相似性。4个硬聚类中的日数分别为217、122、173、191天，分别占总大雾天数的30.9%、17.3%、24.6%和27.2%。依据4个硬聚类，对各类大雾天气大尺度形势和观测站点常规要素演变特征进行分析。 2.1 海平面气压场分布
图1表示了各硬聚类海平面气压场的聚类中心分布，如图所示，在C1类型中黄海、朝鲜半岛为高压控制区，而葫芦岛站点位于由内蒙古东部低压的锋面前部，在这种高低气压场形势场配合下葫芦岛多为西南风控制。在西南风形势场下，辽东湾充沛的水汽为大雾形成提供了很好的水汽条件。在C2类型中，在山东半岛、黄海和朝鲜半岛均为弱气压场，没有较强的天气系统，但在我国内蒙古有高压中心，华北大部分地区都受此高压控制，葫芦岛地区处在高压的东
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