海雾分布特征及风险评估论文范文

1资料和方法

收集整理1978—2007年共30年的青岛市区、崂山区、胶南市、胶州市、即墨市、平度市和莱西市7个基准站大雾日数资料以及有能见度要素观测的自动站的资料。由于青岛市大部分自动站始建于2005年，为了综合分析雾空间分布特征，反映青岛岸基站和海岛站及周边雾的分布状况，本文对自动站资料进行时间需补。具体方法如下：以当日能见度最小值＜1000m为有雾，挑选有雾记录的自动站，统计每年雾季雾日数（4～7月）、非雾季雾日数（1～3，8～12）以及年雾日数资料，使用反距离加权插值法，利用7个基准站的资料首先插值出每个自动站2007的每年雾季雾日数、非雾季雾日数以及年雾日数资料，对比基准站和自动站在2007短时间序列中雾日的实况，找出每一个自动站和周围哪几个基准站相关性最大，调整插值方案，使用修正后的插值方法续补每个自动站的前30年资料。收集1984—2007年20多年来的由于海雾所造成的灾情普查资料，利用灾害学风险评估的指标加权综合模型，基于历史资料的统计学频率分析方法计算气象指标，利用层次分析法确定指标的权重，最后基于地理信息系统技术（GIS）进行海雾灾害风险评估分析。评估的具体范围为青岛市、胶州市和胶南市，以市域行政界线为评估界线，青岛市区以区级行政单位为基本研究单位，包括市南区、市北区、四方区、黄岛区、崂山区、城阳区、李沧区。胶州、胶南由于数据获取的原因只以市级行政单位为基本研究单位。

2青岛地区大雾特征

从青岛地区雾的空间分布来看（见图1），青岛地区雾日数局地性强，差异很大。青岛市区出雾频率大，年雾日数达53d，尤其是太平角至奥帆基地沿海一带海雾发生较为频繁。虽然即墨内陆地区受海雾影响和陆雾影响较少，年雾日仅有16d，但其田横岛地区与青岛市区地理特征相似，年雾日数多达56d，且多为海雾。胶南沿海地区也是海雾多发区，但略少于青岛，为45～50d左右。其次是胶州和胶南西北部，莱西和平度以陆雾为主，年雾日较少，约为30d。总体来说，青岛地区沿岸和近海为雾的频发区，多为海雾，年雾日数都在50d以上，海雾的影响纵深大约为8km；内陆雾较少，多为辐射雾。就环胶州湾区域来分析，青岛和黄岛沿海海雾多发，胶州湾北部雾较少，胶州湾的东北侧雾最少。因此在青岛未来城市建设规划中应充分考虑雾的多发性和空间分布特征，在沿海及胶州湾环湾地区注意布设防雾设施，沿海公路应加强大雾警示灯设置。基于青岛市区大雾的高发性特点，本文统计分析了1978—2007年青岛市区逐年雾日次数（图略）。表明，青岛一年四季都有雾的发生，年际变化不大，其中2006年雾日数最多，高达89d。青岛市雾季一般从4月开始，7月结束。海雾日数占青岛总雾日数的一半以上，6、7月是海雾发生高频时期，3月之前和8月之后海雾则较少发生（见图2）。观测资料分析表明，青岛海雾易于在凌晨3～6时和傍晚17～19时2个时间段出现，海雾消散时间主要在上午8～11时和夜间22时；海雾持续时间多为1～6h，持续24h以上的海雾事件仅为3．4％。根据温度日变化特点以及大雾生消的时间分布特征，划分20～00时、00～08时、08～16时、16～20时4个时段，对大雾的生消按不同时段进行统计，结果发现，00～08时是青岛大雾形成的高概率时段，08～16时是消亡的高概率时段，比例都在51％以上。图3是2006年青岛市区逐月雾日和常年月平均雾日数的对比曲线。在海雾高发的6和7月，青岛市区雾日数分别达到了21和14d，出现频率较常年增加了110％和40％。对比分析2006年青岛市区二氧化硫，二氧化氮以及PM103种污染物的月平均浓度，在6～7月都呈现出低值的特点（见图4），和海雾的高出现频率呈现反位相、负相关的关系。这主要是青岛为海洋性季风气候，夏季盛行由其南部黄海来的东南风，大气对流强并且发生频繁。从海洋上移来的平流雾相对清洁，加上较好的垂直扩散条件及降雨的冲刷沉降作用，使得这一期间青岛空气质量较好。王鑫等［6］也指出，海雾形成的水汽不是由局地提供的，而是靠低空急流从热带大气输送过来。而雾日数相对较少的1～3月，青岛市区的污染物的浓度却是维持较高水平。造成相应时段污染物浓度较高的原因，一是与冬季燃煤取暖造成的污染源的增加有关，二是与冬季大气扩散能力较差，三是冬季大雾天气不利于污染物的扩散。

3青岛地区海雾风险评估

大雾灾害作为自然灾害的一部分，是致灾因子、孕灾环境与承灾体是综合作用的产物。本文从致灾因子的危险度，孕灾环境敏感度以及承灾体暴露度3个方面进行青岛地区大雾灾害风险评估。由于海雾日数占青岛总雾日数的一半以上，这里只针对海雾进行评估分析。定义能见度0级称为重雾，气象能见度小于50m；能见度1级称为浓雾，气象能见度在50～200m；能见度2级称为中雾，气象能见度在200～500m；能见度3级称为轻雾，气象能见度在500～1000m。

3．1致灾因子危险度分析灾害产生和存在与否的第一个必要条件是要有风险源，即致灾因子。它反映灾害本身的危险性程度，主要包括灾害种类、灾害活动规模、强度、频率、致灾范围等。这种过程或变化的频率越大，那么它给人类社会系统造成破坏的就可能越大；相应地，人类社会经济系统承受的来自该风险源的灾害风险就可能越高。致灾因子的这种性质，通常被描述为危险度。雾灾致灾因子危险度是指引发雾灾危险的可能性，其评价要素主要为雾灾发生地点、影响范围、历史发生频次、能见度等级等［18］。本文根据1978—2007年青岛市7个基准气象站能见度的观测数据，将能见度分成0级和1～3级2个等级，以不同等级能见度出现次数为指标，按照频率公式，计算不同等级的大雾频率，并根据能见度等级确定权重，利用危险度公式获得表1所示的致灾因子的危险度值。从表1可以看到，青岛地区大雾灾害致灾因子的危险度在空间上有很大差异，市区的危险度最高，即墨危险度最低，胶州和城阳区部分地区危险度值较高。

3．2孕灾环境的敏感度分析孕灾环境主要包括水文条件、地形地貌条件、植被条件等自然条件，它们对灾害发生强度有很大的影响，通常用敏感度来表征孕灾环境的特性。由于影响青岛地区的海雾，其影响程度与区域的临海距离密切相关，因此本文采用海岸线指数来表征孕灾环境的敏感性。利用ArcGIS软件在地图上划出距离海岸线0～2、2～4、4～6、6～8、8～10和小于10km的区域，按影响程度分别赋值，作为孕灾环境的敏感度指数，距离海岸线越近，海雾孕灾环境的敏感度指数就越高，其中距离海岸线0～2km的区域，其敏感度指数设定为1．0，而距离海岸线10km以外的区域，其敏感度指数设定0．0，即不再受海雾的影响。图5就是依据海岸线指数所获得的孕灾环境敏感度空间分布。青岛市市南区、市北区、四方区、黄岛区、城阳区和崂山区因为临海或者距离海岸线较近，其相应的孕灾环境敏感度较高。

3．3承灾体的暴露度分析有危险性并不意味着灾害就一定存在，因为灾害是相对于人类及其社会经济活动而言的，只有风险源有可能危害某社会经济目标（即承灾体）后，对于一定的风险承担者来说，才承担了相应的灾害风险。暴露性是指可能受到气象危险因子威胁的所有人和财产，如人员、房屋、农作物、生命线等。一个地区暴露于气象危险因子的人和财产越多即受灾财产价值密度越高，可能遭受潜在损失就越大，气象灾害风险越大。大雾灾害损害的对象主要是人和交通，考虑指标的可取得性，采用人口密度指标来表征大雾对人的健康影响，采用路网密度来反映大雾对交通的影响。从2008年《青岛市统计年鉴》获取人口、各区市面积的数据，计算人口密度。利用ArcGIS软件从2008年青岛1∶10000的电子地图上提取青岛地区的路网系统，按道路等级分别赋值（见表2），作为道路指数，根据暴露度公式计算承灾体的暴露度指标。从承载体的暴露性空间分布（见图6）来看，大雾灾害承灾体暴露度平均值较低，只有0．024，这说明大部分地区承灾体暴露度较低。暴露度高值区出现在市南区、市北区和胶州湾高速公路、青银高速公路、济青高速公路、同三高速公路、疏港高速公路、104国道及四方区内道路。四方区、李沧区及其他地区局部道段暴露度也较高，大于平均值0．024。

3．4大雾灾害风险分析基于ArcGIS空间分析平台，利用气象灾害风险度指标加权综合模型［23］，综合考虑致灾因子的危险度、孕灾环境的敏感度以及承灾体的暴露度3个方面对青岛地区大雾灾害的贡献，计算青岛环湾地区大雾灾害的风险度值。图7是获得的大雾灾害的风险度空间分布。可以看到，青岛地区大雾灾害极高风险区集中在市南区、市北区、四方区的西南部和黄岛区东部沿海，这些地区位置紧临海边，大雾出现频率较高，又是人口和道路密集的地区，其危险度、敏感度和暴露度3个指标都是很高。而胶州湾西面沿海地区和东面局部地区也是大雾灾害的高风险区。

4结论

本文通过分析青岛地区1978—2007年雾日观测资料，获得了青岛地区大雾发生的时间和空间分布特征。基于GIS，结合1984—2007年的大雾灾情普查资料对青岛地区城市建设和社会经济活动影响较大的海雾灾害进行了风险评估。主要结论如下：（1）青岛地区沿海为雾的频发区，海雾日数占青岛总雾日数的一半以上；内陆雾较少，多为辐射雾。（2）青岛一年四季都有雾的发生。每年6、7月是海雾发生高频时期；海雾易于在凌晨3～6时和傍晚17～19时2个时间段出现。（3）青岛地区大雾灾害极高风险区集中在市南区、市北区、四方区的西南部和黄岛区东部沿海，青岛环胶州湾西面沿海地区和东面局部地区也是大雾灾害的高风险区。

作者：马艳郝燕王颖单位：青岛市气象局青岛市气象台南京信息工程大学遥感学院