引言

蓬莱地处37°25′~37°49′56″N, 120°34′44″~121°09′E, 山东半岛北端, 是古代登州的所在地, 素以海市蜃楼著称于世。登州海市久负盛名, 与雷州换鼓、钱塘江潮、广德埋藏被誉为天下四绝。

蓬莱因其特殊的地理位置，其以北海面上常出现海市蜃楼和平流雾。海市蜃楼又称海市，古称蜃气、蜃景、蜃楼。全国自然科学名词审定委员会1988年公布的大气科学名词和1989年公布的海洋科学名词中都定为蜃景，mirage。各历史文献中有关于其文字的记载，海滋、海市奇观均以“海市”出现的，随着人们对其科学认识的深人，才将其细分出海滋，海滋只是海市蜃楼的一种，目前“海滋”一词仅通行于山东半岛沿渤海一带^[1-4]。本文均以海市记之。

1 蓬莱（登州）海市的历史记载

我国有关海市蜃楼的记载，目前可查到的资料，最早有西汉司马迁(公元前145年一约公元前87?)的《史记•天官记》：“海旁蜃气像楼台，广野气成宫阙然，云气各像其山川人民所积聚。”《辞源》认为：最早的“海市”定义当属晋人•伏琛《三齐略记》“海上蜃气，时结楼台，名海市。”^[5]

有关登州海市的记载，当推北宋•沈括(1031—1095)在《梦溪笔谈•异事》中记载，“登州海中，时有云气，如宫室、台观、城堞、人物、车马、冠盖，历历可见，谓之海市。或曰蚊蜃之气所为，疑不然也。”最有名气的当推在蓬莱做过五日知登州的苏轼（1037—1101)的《海市诗》。元•于钦（1284—1333)《齐乘》卷1曾详细记录了一次海市的盛况。明•陆容(1436—1494)对海市做了较为科学的解释，《菽园杂记》卷9^[6]中指出：“古名登莱海市，谓之神物幻化，岂亦山川灵淑之气致然邪？观此，则所谓楼台，所谓海市，大抵皆山川之气，掩映日光而成，固非蜃气，亦非神物。”

明•王士性（1547—1598)《广志绎》卷3载^[7]:“登州三面负海，……春夏间，蚊蜃吐气幻为海市，常在五岛之上现，现皆楼台城郭，亦有人马往来，近看则无，止是霞光，远看乃有，真成市肆，此宇宙最幻境界，秋霜东雪肃杀时不现，而苏子瞻乃祷于海神，岁晚见之。

明•徐应秋（1573—1620)《玉芝堂谈荟•闲览》载：“登州海中，遇晴霁，忽见台观城市人物往还者，谓之海市。”

明•徐应元《甲子仲夏登署中楼观海市》^[8]有美蓬莱阁，屹立丹山头。……云气时出没，忽然结为楼。冉冉双城市，鸟隼杂彩旗。”

明•方以智（1611—1671)《物理小识》卷2载：海市或以为蜃气，非也。张瑶星曰：登州镇城署后太平楼，其下即海也。楼前对数岛，海市之起，必由于此。每春秋之际，天气微阴则见，顷刻变幻。

清•王培荀（1783—？）《乡园忆旧录》卷5载有彭仲尹的《海市记》。

上述记载当是较有代表性的记述，在一些地方志如嘉靖《山东通志》、同治《黄县志》、民国《福山县志稿》对海市均有记载，在此不再一一罗列。

2 海市成景的原理及条件

海市是一种自然现象，实际是一种大气光学现象，光线经过不同密度的空气层时发生显著的折射或全反射时，把远处景物显示在空中或地面而形成的各种奇异景象^[9-10]。由于空气层动荡不定，致使显现的景物随着时间、大气、温度的颤动而在时刻变化着^[10]，时大时小，忽隐忽现，变幻莫测，给人一种神秘感。

海市多发生于大海和沙漠中，当地面强烈增热或强烈辐射冷却，使得空气在不同的温度廓线下呈不同密度分布，近地空气层的密度上下差异很大，当地面景物的光象在这种密度不同的大气层中传播时，由于光线的反射率、折射率的强烈变化而沿曲线投影到很远的地方成像^[11]。也就是说，由于空气的密度分布出现了异常，折射率的分布出现异常，从而形成海市蜃楼现象^[12]。

夏天，在气压恒定的海平面上，空气密度随高度增加而减少，或随温度的升高而减少^[13]，对光的折射率也随之减少，从而形成一具有折射率梯度的空气层，当光线通过此空气层时发生偏转^[14]。从而形成海市景象。要想猜到海市所由发生的原来物体是极其困难的，因为光线的折射有时会把物体改形，或增大使人无法认识^[15]。

海面上的蜃景为什么总是正立的呢？海面上的空气，在夏天太阳光照射下，下层空气温度最低，随高度升高，温度也越来越高，但各层间温度变化的程度比较均匀，没有特别突出的突变层，这样，从海面上发出的光，在射向高空过程中，几乎是同等程度地被折射，虽然最后都发生全反射但发生全反射的位置是不同的，下面的点全反射依旧在下面，这样，就出现了正立的像，在大海上观测到的海市蜃楼也就是正立的了^[16]。

基于海市成因，蓬莱海市不仅出现的频率高，而且景象清晰，内容丰富，时有海市、平流雾同现。这是由蓬莱沿海独特的地理、气候和水文条件决定的。蓬莱海市赖以生成的关键，是在海面形成相对稳定、规则、呈水平状态分布的空气密度层面，而且在单位垂直距离内温差较大。只有地理、气候和水文条件中某种特定的状态同时具备，才能促使海市现象的生成。

3 蓬莱海市频现的自然地理因素

蓬莱地处渤海海峡南岬，其北、东、西三面分别与辽东半岛、朝鲜半岛、冀津沿海隔海相望，长山列岛横卧海峡之间，从而为海市的出现提供了远、中、近各种距离、不同方位的、类型多样的、可借以反射的客观景物^{[9, 17]}。这些岛屿与陆岸、大海结合成一个光射变异区域，使得海市时隐时现^[18]。

4 蓬莱海市形成的气象因素

蓬莱地处黄海和渤海之间，海面低温空气和海峡两岸的相对高温空气，为海市的出现提供了重要条件^[4]。

蓬莱属北温带东亚季风区大陆性气候，四季分明，雨量集中，因受海洋调节，与同纬度的内陆相比，具有某些海洋性气候特点。年均气温11.9℃，年均气压1012.7hPa，沿海多风，风速较大，7、8、9月份风速较小，8级以上大风日数年均41.8天，相对湿度平均65%，冬春季较干燥，夏季较潮湿，相对湿度保持在80%以上^[19]。春夏之交正是受西伯利亚寒冷气流影响已弱，而太平洋暖湿气流影响未至的间隙时期，风雨日少，光照充足，海面空气层相对稳定，加之海面日光的反射作用，气温迅速回升，这样的气候状况有利于在海面形成比较稳定、规整的气温水平分布层^{[17, 19]}。

蓬莱沿海属正规半日潮，春夏之交，每值大潮汐，海峡中涌动的海流将底层海水连同低温带出水面，使海水表面温度大大低于海面空气温度，这就形成了海面空气由下而上温度陡升、密度陡降的逆温现象^{[9, 17]}。

从海面水温变化来看，由于海水比热容是空气的4倍，同时，水的导热系数是空气的25倍，而大气层能量变换的速度是海洋能量变换的数倍。也就是说，在强烈的阳光照射下，水温也不易升高，使得海面上方的空气层易出现上暖下冷或上冷下暖的现象^[20]。尤其是秋冬季节，在海陆交界区，清晨易出现冷空气滑向海面的陆风锋，产生逆温^[21]。

以2006年12月后半月为例，蓬莱沿海海水的温度稳定在3.6~4.5℃，尽管海水表层温度与底层温度有差别，但蓬莱与长岛海域海水较浅，再加上风力影响，海水上下交换较快，海水温度相对基本稳定。因此，一旦气温突然变化，气层与海面温差达7℃以上，这种骤然升降，产生明显的温差气层带，为海市的出现，提供了基本条件。再加上降雪使海域上空大气得到完全净化，蓬莱2006年12月出现三次海市时，海面的能见度相当高，海市清晰度较高，持续时间较长，而海市变化的快慢与当时的风力有关，风力大，变幻快；风力小，变幻慢，景象相对稳定，保持持久。当时的风力都相对较小，保持在2~3级。

作者根据2005年和2006年蓬莱出现的9次海市现象时的观测数据，当时气温与海水温差取其平均值为8.5℃;风速平均为4.6m•s^-1，对应的等级为3级微风，所有数据范围为2.7~6.7m•s^-1，对应的等级为2~4级；大气压平均为1014.5hPa; 相对湿度为56.2%。

5 蓬莱海市出现季节分布

关于蓬莱海市的出现季节，史有记载，明•郎瑛（1487—1566)《七修类稿》记有：“春夏之时，地气发生，则于水下积久之物而不散者，熏蒸以呈其像也，故秋冬寂然，无沿无雾之时，又不然矣！观今所图海市之形，不过城郭山林而已，岂有怪异。”他不但指出海市出现时间在春夏之交，而且认为海市是“地气”与“云气”交织“熏蒸”在一起而形成的，这在当时已经是比较科学的解释了^[22]。康熙《登州府志》中明确指出，（登州）海市发生于春夏之交。清•王士祯（1634—1711)《香祖笔记》卷八^[23]指出“广州之虎门合兰海，每岁正月初三四五日观海市，……但登州见以四五月，广见以正月初旬三日，是小异耳，鄞之见不言定其月。”慎蒙的《观海市记》中“海市春夏见，秋冬少见。”便是对蓬莱海市规律的准确把握。光绪七年（1881)增修《登州府志》卷之三《山川•附风景》，记有“每春夏交，海市辄见”。

多年来，海市出现的季节，都认为蓬莱海市多发生于春夏之交^[9]。现将1980年以来，在蓬莱北部海域发生的有记录的37次海市情况进行季节性分析，如图 1。

从海市在一天内出现的时间看，从早上日出到晚上日落都可出现，早晨出现7次，占18.92%，分别发生在1987年5月21日，1988年6月14日和16日，1989年8月14日，2000年6月26日，2003年8月29日，2006年10月12日；晚上出现2次，占5.40%，分别是1990年7月7日和2001年7月5日晚7点多钟；下午出现28次，占78.38%，可能与一天当中午后14时气温最高有关，高气温易与海水产生大温差；旦秋季的早晨只有一次，是2006年10月12日，占2.70%。

从海市出现的月份看，5—8月份24次，占64.86%，绝大多数出现在5月上旬至8月上旬的100天内，与海市发生在春夏之交相吻合；10—12月份9次，占24.32%，绝大多数出现在10月中旬至12月中旬；1月份和11月份没有出现过，但并不说明这两个月就不会出现海市；2、3、4、9月各一次。

6 蓬莱海市出现前的征兆

蓬莱海市的频现，使当地的居民对其有了一定的认识，并逐渐总结出其出现的征兆规律，并作为经验记录下来。在我国的古籍资料中，对其出现的征兆都有记载，元•于钦《齐乘》卷1:“盖海市常以春夏晴和之时，杲日初升，东风微作，云脚齐敷于海岛之上，海市必现。”明•慎蒙的《观海市记》中也记有：“山抬头张口，海将市矣！”说明当地居民已经通过气象等因素，掌握了海市即将出现的征兆。明•泰昌（1620)《登州府志》中《人事志•艺文》中，郡人陈人第《海市说》：“海市惟蓬莱有之，生长于斯，所习见也。乃闻者辄奇问之，于是绘为图，以传广远，便指览焉。夫蓬莱缘城负海，岛屿棋布，历历可数。每将市也，必天清海澄，东风徐来，遥见气若青螺，自大竹山嘴而起。”清•彭仲尹《海市记》上记有：“天薄云，东北微风，雾气浮于岛脚，正其时也。”

笔者通过观察分析认为雨后或雪后天晴，伴有大的潮汐，微风，骤冷骤热的异常气温变化，都是海市出现的征兆。

7 蓬莱海市冬季出现的实证

有经验的蓬莱当地人能就海市出现的征兆判断出现时机，根据传统观念，人们普遍认为，海市一般出现在春夏之交，有人^[24]断言在冬季不可能有海市出现，但2002年12月16日（阴历十一月十三，雪后）、2005年12月10日（阴历十一月十日）、2006年12月2日(阴历十月十二，雪后）、7日（阴历十月二十七，雪后）和28日（阴历十一月初九，雪后），2007年2月1日（阴历十二月十四，雪后）蓬莱以北海面出现了海市现象，并且持续时间较长，令数万人大饱眼福。青岛晚报曾报道，2006年12月25日青岛市第二海水浴场出现海市。这先后出现的海市否定了上述论断。

关于登州秋冬出海市，并非仅东坡先生《海市诗》^[8]有记载，明•徐应秋《玉芝堂谈荟》卷23附有慎蒙的《观海市记》^[25]，“海市春夏见，秋冬少见；大雾之后天晴见，天阴不见；微风与无风见，大风不见；风微急，其见也速而巧；风微缓，其见也迟而拙。”；清•何凌汉^[7]《登蓬莱阁》中“召祈雨雪称神工”，说明是祈求下雪，此时应是天寒时节，文的后部分描写见到的海市情形。

可见，古时人们已经总结了登州海市的出没经验，并认为秋冬可见，只是少见而已，并非不见。

8 讨论

(1) 蓬莱海面是海市奇观出现频率最高的地方，也是经常出现海市蜃楼具有代表性的地方。这是因为蓬莱陆岸与海面形成较为理想的光射角度，当地的空气随季节变化而出现湿度和温度的差异，使阳光照射得以发生不同程度的折变，因而在蓬莱陆岸上可以观看到海面上映射的蜃景风光^[18]。这也是光的全反射本身需要在某一个区域才看到，蓬莱阁往东3000m，往西1000m的海岸带正好是观测海市的理想区域，蓬莱阁是我国海市蜃楼的最佳观察点^[5]。泰昌版《登州府志》卷五《地理志•宫室》记有：“海市亭（现避风亭址）在蓬莱阁西，正德八年（1513年）知府严泰建，以便观海市，故名。”说明早在500年前，当地百姓已知道那里是观察海市最好的位置。由于海市的变幻莫测，同一个海市，在同一时间的不同位置，有的地方能看到，有的地方看不到，有的位置是这个景象，有的位置是另一个景象，即使同一位置，不同时间观看的景象也不同。

(2) 海市现象不仅在蓬莱冬季会出现，在寒冷的北极也经常会出现蜃景，根据大气折射的原理，蓬莱一年四季都有可能出现，只不过蓬莱这个特殊的地理位置，春夏之交的气候以及水文等特定的状态最易具备满足海市形成条件，尤其是气层与海面温差易达8.5℃以上，海市出现的几率较大而已。

(3) 纵观1980年以来蓬莱海市记录，从表象上看，其形成条件有以下基本特征：气温适中，大潮汐，晴或少云，北风一二级，海面能见度高^[9]。从理论上看，要有上冷下热或上热下冷的较大温差梯度；较稳定、规整的气温分层；天气晴朗，视野开阔^[11]。本文作者根据当地出现海市时实测数据，推算出蓬莱当地海市形成的气象水文条件：气温与海水的温差为8.5℃，与日本鱼津市的10C较接近^[4-5]; 显度很大，相对湿度为56.2%，形成平流雾带时相对湿度达90%以上；风速平均为4.6m•s^-1，风力2~4级。