薛 晶

民航內(nèi)蒙古空管分局 內(nèi)蒙古 呼和浩特010010

引言

霧是懸浮于近地面氣層中水汽凝結(jié)成水滴或冰晶使水平能見度小于1Km 的天氣現(xiàn)象。邊界層的結(jié)構(gòu)對(duì)霧的形成有著重要的影響,邊界層各要素之間的相互影響對(duì)霧的形成起到了決定性的作用。李子華等發(fā)現(xiàn)逆溫層的存在對(duì)水汽累積有重要影響,可以促進(jìn)霧的形成和發(fā)展。濮梅娟等研究發(fā)現(xiàn)源源不斷的水汽輸送是霧持續(xù)和增強(qiáng)的重要因素。江玉華等分析北京一次平流輻射霧后發(fā)現(xiàn),深厚穩(wěn)定的層結(jié)、更大降溫梯度、強(qiáng)勁和持續(xù)的低空暖濕氣流輻合等條件易造成霧的持續(xù)及發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)2020年1月28日至1月31日環(huán)流背景及水汽條件的分析,探討此次連續(xù)發(fā)生的大霧天氣產(chǎn)生的原因。

1 天氣實(shí)況

受靜穩(wěn)形勢(shì)影響,自2020年1月28日起,呼和浩特白塔國(guó)際機(jī)場(chǎng)(以下簡(jiǎn)稱本場(chǎng))出現(xiàn)持續(xù)霧霾天氣,能見度在5 Km 以下,自28日中午11:00(北京時(shí),下同),能見度迅速下降至700米,出現(xiàn)凍霧天氣,之后維持在1000米左右;29日凌晨01:00開始能見度降至300米,并持續(xù)凍霧天氣,最低降至150米,11:00之后開始轉(zhuǎn)好,維持在1-4 Km;30日凌晨,能見度再度下降至800米,最低達(dá)200米,11:00后能見度逐漸上升至1-3Km;31日5:00前后,本場(chǎng)再度出現(xiàn)凍霧天氣,能見度100-300米,當(dāng)日11:00前后轉(zhuǎn)好至1-2Km,其中29日、30日、31日的凍霧天氣過(guò)程均伴有冷凝降雪。整個(gè)天氣過(guò)程于1日白天在弱冷空氣的影響下結(jié)束。從圖1可以看出,除28日白天就出現(xiàn)大霧天氣外,其余幾日大霧天氣均出現(xiàn)在凌晨02時(shí)-上午10時(shí)前后,能見度均低于500 m。

圖1 2020年1月28日-31日能見度實(shí)況

2 大尺度環(huán)流背景

2020年1月28日-31日,500hPa形勢(shì)圖上(圖略),本場(chǎng)處于氣旋后部東北氣流控制,有弱槽脊活動(dòng),氣旋中心位于華北地區(qū)東部,京津冀一帶;在華北地區(qū)北部形成一條自渤海至河套地區(qū)中部的高速水汽輸送帶,為此次連續(xù)出現(xiàn)的大霧天氣提供了充足的水汽。氣旋緩慢東移南下,31日20時(shí)開始500hPa逐漸轉(zhuǎn)為較強(qiáng)西北氣流控制,至1日白天冷空氣開始影響本場(chǎng),本場(chǎng)大霧天氣結(jié)束;在低層850hPa圖上本場(chǎng)處于弱低壓槽前部,并有弱暖溫度脊配合,低層受暖平流的影響,有利于地面弱冷氣團(tuán)變性減弱,也有利于低層逆溫層的形成。此次天氣過(guò)程持續(xù)期間,低層形勢(shì)穩(wěn)定,變化不大,為此次連日大霧天氣的形成提供了較好的層結(jié)條件。由地面形勢(shì)場(chǎng)可以看到,自28日08時(shí)開始,本場(chǎng)北部為大范圍的高壓區(qū),高壓中心位于外蒙北部,隨著冷空氣逐漸緩慢南壓,華北地區(qū)東部處于氣旋后部,水汽隨氣旋后部的東北氣流不斷輸送至河套地區(qū),有利于飽和水汽條件的形成,氣旋東移緩慢,本場(chǎng)處于高低壓過(guò)渡區(qū)域內(nèi)的大范圍均壓場(chǎng)中,風(fēng)場(chǎng)較弱,也是此次天氣過(guò)程的形成=的有利條件。直至1日白天,冷高壓前部到達(dá)本場(chǎng),受弱冷空氣的影響,此次天氣過(guò)程結(jié)束。

3 霧過(guò)程的水汽輸送特征

本文采用NCEP1°×1°再分析資料,對(duì)此次大霧天氣生消過(guò)程中比濕和水汽通量散度的演變情況進(jìn)行分析。

(1)比濕分析。從2020年1月28日-31日霧過(guò)程中925h Pa高度各時(shí)刻比濕分布(圖略)。可知1月28日11時(shí),本場(chǎng)開始出現(xiàn)大霧天氣,能見度降至700 m,此時(shí)近地面層比濕達(dá)到2.7g·kg-1,空中水汽含量充沛,自29日凌晨至31 日早上,本場(chǎng)大霧發(fā)生時(shí),近地面層比濕均在1.2-1.8g·kg-1;31日日出后,霧含水量開始呈減小趨勢(shì),當(dāng)比濕開始降低至0.9g·kg-1時(shí),能見度開始逐漸好轉(zhuǎn),至31日10時(shí)后能見度上升至1000 m以上,大霧天氣過(guò)程結(jié)束?？梢钥闯?此次連續(xù)出現(xiàn)的大霧天氣發(fā)生時(shí)近地面層比濕均較高,水汽條件較好,時(shí)此次天氣過(guò)程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的重要條件,而比濕等于0.9g·kg-1是此次大霧消散的一個(gè)閾值,當(dāng)近地面層比濕降至

0.9 g·kg-1時(shí),本場(chǎng)大霧開始消散,天氣過(guò)程結(jié)束。

(2)水汽通量散度分析。從2020年1月28-31日霧過(guò)程925hPa高度幾個(gè)時(shí)次的水汽通量散度分布(圖略)?？芍?8日14時(shí),本場(chǎng)所處的河套地區(qū)東北部925hPa水汽通量散度為負(fù)值區(qū),中心值為達(dá)-4×10-6g·s-1·c m-2·hPa-1,河套地區(qū)中部及河北西北部為明顯的正值區(qū),在本場(chǎng)上空形成明顯的水汽輻合區(qū);大霧天氣持續(xù)期間,低層水汽均呈明顯輻合形勢(shì)并逐漸減弱至1日08時(shí)前后,河套地區(qū)東北部水汽通量散度達(dá)到0×10-6g·s-1·c m-2·h Pa-1,水汽開始呈弱的輻散形勢(shì)。對(duì)比水汽輻合輻散和霧過(guò)程來(lái)看,低空水汽輻合對(duì)應(yīng)著霧的形成、霧的發(fā)展以及霧的維持,低空水汽輻散則加快了霧的消亡?？梢钥闯龀掷m(xù)的水汽輻合是此次連續(xù)出現(xiàn)的大霧天氣產(chǎn)生的重要條件。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2020年1月28日-31日呼和浩特白塔國(guó)際機(jī)場(chǎng)發(fā)生的一次連續(xù)出現(xiàn)的大霧天氣的環(huán)流背景進(jìn)行分析,并結(jié)合NCEP再分析資料、物理量場(chǎng)等,研究發(fā)現(xiàn):

(1)這次大霧天氣出現(xiàn)在一個(gè)靜穩(wěn)形勢(shì)中,邊界層維持一個(gè)深厚的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),在霧形成前期利于低層水汽聚集,霧形成后又抑制水汽的擴(kuò)散,利于霧體的不斷發(fā)展和長(zhǎng)時(shí)間維持;

(2)大霧天氣維持過(guò)程中水汽輻合輻散和霧的發(fā)展有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這次霧過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間低層水汽通量散度呈負(fù)值,低層輻合利于水汽的不斷聚集,時(shí)這次大霧天氣連續(xù)出現(xiàn)的重要條件。霧后期的低空水汽輻散又加快了霧的消亡。