貴陽(yáng)機(jī)場(chǎng)一次輻射大霧過程分析

尹小波

摘 要：利用常規(guī)地面探測(cè)資料、探空資料、水汽條件等再分析資料，對(duì)2016年11月27日貴陽(yáng)市一次輻射大霧過程的環(huán)流背景、天氣要素、物理量等進(jìn)行分析，揭示了輻射大霧從形成到消散的全部過程。結(jié)果表明：在水汽條件充足的條件下，中高層暖性高壓脊、地面弱氣壓場(chǎng)及穩(wěn)定層結(jié)結(jié)構(gòu)可以為輻射霧提供良好的環(huán)流背景；地面輻射冷卻效應(yīng)對(duì)輻射霧有重要觸發(fā)作用，輻射霧的形成具有明顯的氣溫日較差，形成至消散階段因水汽釋放潛熱具有冷卻作用，溫度較低極易出現(xiàn)霜。

關(guān)鍵詞：輻射霧；輻射冷卻；能見度；溫度

1 概述

霧是懸浮于近地面層的大量水滴或者冰晶附著在凝結(jié)核上使水平能見度小于1KM的天氣現(xiàn)象。隨著民航業(yè)的快速發(fā)展，航班量不斷增多，大霧天氣造成的低云、低能見度天氣對(duì)航班飛行的影響越來(lái)越受到重視，因此霧的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)及大霧天氣的飛行保障對(duì)氣象從業(yè)人員提出了更高的要求。近年來(lái)國(guó)內(nèi)不少專家學(xué)者從不同方面對(duì)大霧天氣進(jìn)行了深入的研究和分析，并在大霧的氣候特征[1]、霧區(qū)邊界層結(jié)構(gòu)的觀測(cè)分析[2]等方面取得了一定的成果。但由于大霧天氣形成機(jī)制復(fù)雜多變，受地形、熱力以及動(dòng)力等多個(gè)方面的綜合影響，且總體對(duì)輻射霧的研究分析較少，因此本文從預(yù)報(bào)以及觀測(cè)的角度出發(fā)，利用地面觀測(cè)資料、高空探測(cè)資料、Micaps常規(guī)資料等對(duì)2016年11月27日貴陽(yáng)機(jī)場(chǎng)大霧過程的環(huán)流背景、地形、氣象要素等進(jìn)行分析，揭示本次大霧天氣造成大面積航班延誤的主要原因，并闡述觀測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)報(bào)的重要作用。

2 大霧天氣大尺度環(huán)流背景

從2016年11月27日00時(shí)（UTC）高空形勢(shì)可以看出，500hpa（圖1）高度場(chǎng)上高緯度大形勢(shì)為兩槽一脊，其中脊位于內(nèi)蒙古中部一直延伸到四川、貴州，其中貴州地區(qū)處于脊前弱西北風(fēng)控制。700hpa（圖2）高度場(chǎng)與500hpa（圖1）高度場(chǎng)配合的較好，貴州地區(qū)大部都屬于槽前弱的暖脊控制。中高空的這種環(huán)流形勢(shì)有利于夜間的輻射降溫，是出現(xiàn)輻射大霧天氣的重要天氣背景。850hpa（圖3）高度場(chǎng)可以看到貴州地區(qū)屬于高壓底部，弱的偏東氣流使得近地面相對(duì)濕度增大，有利于近地面水汽飽和。而地面貴陽(yáng)地區(qū)氣壓場(chǎng)比較弱，屬于一個(gè)均壓場(chǎng)控制，風(fēng)速很弱。近地面的這種環(huán)流形勢(shì)有利于逆溫層的形成，是輻射大霧出現(xiàn)的重要層結(jié)結(jié)構(gòu)。

3 探空資料分析

霧主要出現(xiàn)在近地面層，主要與低空層結(jié)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，這里通過選取貴陽(yáng)機(jī)場(chǎng)27日00時(shí)（UTC）探空?qǐng)D（圖4）進(jìn)行分析。通過圖我們可以看到貴陽(yáng)機(jī)場(chǎng)上空逆溫層從近地面一直延伸到了700Hpa高度層，說(shuō)明逆溫層比較厚，輻射降溫冷卻作用非常明顯。而且近地面風(fēng)向?yàn)槠巷L(fēng)，風(fēng)速偏小有利于水汽輸送。

4 大霧天氣地面氣象要素變化特征

為準(zhǔn)確分析此次大霧過程地面氣象要素隨時(shí)間的變化特征，我們這里通過對(duì)大霧天氣發(fā)生過程中觀測(cè)站點(diǎn)的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，詳細(xì)闡述大霧天氣發(fā)生時(shí)各個(gè)氣象要素的變化特征。

這次輻射霧從26日21：55（UTC）時(shí)開始（圖5），能見度從800米一直下降，到23：58（UTC）時(shí)能見度不足50m，而且整個(gè)過程中天空狀況不明，垂直能見度在30米到50米之間徘徊。從00：40（UTC）開始能見度逐步上升，一直到02：02（UTC）能見度上升到1000米，大霧天氣結(jié)束。通過對(duì)水平能見度的分析我們可以看到：大霧天氣發(fā)生時(shí)水平能見度是主要受影響的氣象要素。水平能見度隨著近地面霧的發(fā)展而逐漸變差 ，隨著霧的消散而逐漸轉(zhuǎn)好。水平能見度低航班在起飛或者著陸過程中就無(wú)法目視跑道面，因而航班正常飛行就會(huì)受到影響。

在輻射霧發(fā)展至消散的過程中，溫度是描述近地面冷卻作用的重要變量。通過（圖6）我們可以看到：大霧發(fā)生之前的17：00（UTC）時(shí)溫度為0.8攝氏度，隨著近地面輻射冷卻作用的增強(qiáng)，溫度也在一直降低，在輻射霧發(fā)展到最強(qiáng)時(shí)溫度為-1.9攝氏度，后隨著輻射霧的消散溫度逐漸上升。在輻射霧發(fā)生過程中近地面溫度的變化具有積極的指示意義，當(dāng)溫度在逐漸下降時(shí)說(shuō)明近地面輻射冷卻作用在增強(qiáng)，霧會(huì)逐漸發(fā)展旺盛；當(dāng)溫度逐漸上升時(shí)說(shuō)明地面輻射冷卻作用在減弱，霧會(huì)逐漸消散。通過分析我們發(fā)現(xiàn)：溫度的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)大霧天氣的預(yù)報(bào)具有積極的指示作用，溫度變化是霧發(fā)展或者消散的重要參考，通過溫度的變化及時(shí)修正預(yù)報(bào)思路，有利于預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性的提高。

溫度露點(diǎn)差也是輻射霧發(fā)生時(shí)一個(gè)重要參數(shù)變量。通過（圖6）我們可以看到在整個(gè)輻射霧發(fā)生發(fā)展的過程中，溫度露點(diǎn)差一直非常小保持在0.3攝氏度左右，這表明近地面相對(duì)濕度很大，這為輻射霧的發(fā)展提供了充足的水汽條件；在輻射霧開始消散時(shí)，溫度露點(diǎn)差開始逐漸增大，這表明近地面水汽條件正在被破壞逐漸減小。溫度露點(diǎn)差的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)報(bào)輻射霧的變化趨勢(shì)也是一個(gè)重要的參考，有利于及時(shí)修訂氣象報(bào)文，提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

風(fēng)是輻射霧發(fā)展乃至消散過程中的重要?dú)庀笠兀谳椛潇F發(fā)生過程中根據(jù)觀測(cè)的實(shí)時(shí)地面觀測(cè)數(shù)據(jù)圖（圖7）我們可以看出：在近地面有逆溫層存在的條件下，地面的風(fēng)速很小，湍流作用比較弱，而且由于輻射霧的發(fā)展有靜風(fēng)的趨勢(shì)；當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速開始增大湍流作用開始逐漸增強(qiáng)，輻射霧開始消散。因而我們可以得出結(jié)論：當(dāng)風(fēng)速很弱甚至靜風(fēng)時(shí)有利于輻射霧的發(fā)生和發(fā)展，當(dāng)風(fēng)速開始增大時(shí)輻射霧開始逐漸消散。因此在輻射霧發(fā)生過程中風(fēng)速對(duì)輻射霧預(yù)報(bào)具有積極意義，風(fēng)速的變化有利于我們實(shí)時(shí)掌握近地面溫度層節(jié)的變化，有利于預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的提高。

通過上述對(duì)近地面氣象要素的分析我們可以得出結(jié)論：在輻射霧發(fā)生發(fā)展至消散的過程中，氣象觀測(cè)的實(shí)時(shí)地面數(shù)據(jù)對(duì)天氣的預(yù)報(bào)有積極的指導(dǎo)意義。當(dāng)風(fēng)、溫度、相對(duì)濕度等與輻射霧相關(guān)的氣象要素觀測(cè)到有變化時(shí)，氣象預(yù)報(bào)員就要分析這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化的原因，及時(shí)修正自己的預(yù)報(bào)思路，這能有效提高輻射霧天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，減少因天氣原因?qū)桨嘌诱`造成的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過對(duì)2016年11月27日貴陽(yáng)機(jī)場(chǎng)一次輻射大霧天氣進(jìn)行了詳細(xì)分析，分析表明：

（1）貴陽(yáng)機(jī)場(chǎng)地處山地地區(qū)，潮濕的下墊面為輻射霧的產(chǎn)生提供了有利的地理?xiàng)l件。

（2）中高層暖性高壓脊為輻射霧的產(chǎn)生提供良好的環(huán)流背景條件。500Hpa及700Hpa上為偏西氣流，近地面為均壓場(chǎng)有弱的偏南或者偏東氣流輸送水汽。

（3）輻射霧的形成有明顯的日較差，在輻射霧的發(fā)生和發(fā)展階段由于輻射降溫溫度有下降趨勢(shì)，隨著輻射霧的消散又開始逐漸回升；相對(duì)濕度在霧的發(fā)生發(fā)展階段較大，而消散階段相對(duì)濕度迅速減小，風(fēng)速在整個(gè)霧的發(fā)生過程中一直比較小，因輻射冷卻作用具有一定的起伏變化，消散階段風(fēng)速明顯增大。

（4）輻射霧產(chǎn)生時(shí)多出現(xiàn)在晴朗或者少云的夜間或早晨，地面散熱迅速，時(shí)近地面降溫迅速，對(duì)輻射霧產(chǎn)生具有重要觸發(fā)作用。當(dāng)?shù)涂沼心鏈貙踊蚍€(wěn)定的層結(jié)存在時(shí)，有利于輻射霧的形成。

（5）大霧天氣發(fā)生時(shí)水平能見度是主要受影響的氣象要素。水平能見度隨著近地面霧的發(fā)展而逐漸變差，隨著霧的消散而逐漸轉(zhuǎn)好。

（6）在輻射霧發(fā)生過程中近地面溫度的變化具有積極的指示意義，當(dāng)溫度在逐漸下降時(shí)說(shuō)明近地面輻射冷卻作用在增強(qiáng)，霧會(huì)逐漸發(fā)展旺盛；當(dāng)溫度逐漸上升時(shí)說(shuō)明地面輻射冷卻作用在減弱，霧會(huì)逐漸消散。

（7）輻射霧發(fā)生發(fā)展的過程中，溫度露點(diǎn)差一直非常小這表明近地面相對(duì)濕度很大，這為輻射霧的發(fā)展提供了充足的水汽條件；在輻射霧開始消散時(shí)，溫度露點(diǎn)差開始逐漸增大，這表明近地面水汽條件正在被破壞逐漸減小。

（8）在近地面有逆溫層存在的條件下，地面的風(fēng)速很小，湍流作用比較弱；當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速開始增大湍流作用開始逐漸增強(qiáng)，輻射霧開始消散。

（9）在輻射霧發(fā)生發(fā)展至消散的過程中，氣象觀測(cè)的實(shí)時(shí)地面數(shù)據(jù)對(duì)天氣的預(yù)報(bào)遇有積極的指導(dǎo)意義。當(dāng)風(fēng)、溫度、相對(duì)濕度等與輻射霧相關(guān)的氣象要素觀測(cè)到有變化時(shí)，氣象預(yù)報(bào)員就要分析這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化的原因，及時(shí)修正自己的預(yù)報(bào)思路，這能有效提高輻射霧天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，減少因天氣原因?qū)桨嘌诱`造成的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]劉小寧、張洪正、李慶詳，等.我國(guó)大霧的氣候特征及變化初步解釋[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2005，16（2）：220-229.

[2]黃建平，朱詩(shī)武，朱斌.輻射霧的大氣邊界層特征[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，21（2）：258-265.