湛江市一次持续性大雾天气过程的特征分析

杨杰颜，郭浩鑫

（1.电白区气象局，广东茂名 525400；2.湛江市气象局，广东湛江 524000）

湛江市一次持续性大雾天气过程的特征分析

杨杰颜1，郭浩鑫2

（1.电白区气象局，广东茂名 525400；2.湛江市气象局，广东湛江 524000）

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和地面常规气象观测资料对湛江市2016年3月16—24日大雾过程，从天气背景、水汽、动力、层结条件等方面进行分析，结果显示稳定少变的高低层天气形势配置以及有利的水汽、风力条件对大雾的维持有重要作用。近地层弱辐合上升运动以及暖湿空气输入是浓雾发展和维持的有利机制，地面弱冷空气渗透以及后期的冷锋迫近而产生的锋面雾使此次大雾过程有显著的强度变化。

天气学；持续性大雾；天气过程；动力条件；湛江

近年来，大雾（定义，大雾能见度≤500 m、浓雾能见度≤200 m）逐渐成为一种对社会发展影响极为重大的灾害性天气，持续性的大雾天气不仅影响交通安全和运输效率，还严重污染环境，影响人们身体健康。湛江市所在的雷州半岛以及琼州海峡区域是中国沿海5个海雾多发区之一，年平均雾日超过20 d［1-2］，春季大雾是该区常见的灾害性天气之一。不少气象工作者对华南沿海大雾的特征进行了多方面研究。如郭秀英等［3］对华南沿海春季海雾与天气型的关系进行了统计分析；黄健等［4］建立了广东沿岸海雾决策树预报模型；邓英姿等［5］对广西沿海地区大范围雾气候特征与天气形势进行分析。本研究利用NCEP/NCAR再分析资料（空间分辨率为1° ×1°、时间间隔为6 h，包含地表26个标准等压层的温、压、湿等多个气象要素信息）和逐小时的地面常规气象观测资料（主要温、压、湿、风等要素），从天气环流演变、动力条件和大气层结等方面对2016年3月湛江一次持续性大雾过程的形成原因和维持机制进行分析，以加深对湛江地区大雾天气的认识，为提高大雾预报水平提供参考。

1 大雾天气实况

2016年3月16—21、22、23—24日湛江市出现了一次持续时间长达9 d的大雾天气过程，导致近百班次航班延误或者取消，高速公路被迫持续关闭，轮渡停航。该次大雾过程时间段主要集中在每天的20：00到次日10：00（北京时，下同）。按照大雾的强度变化可将该次大雾过程分为强-减弱-更强3个阶段。整个大雾过程在24日凌晨随着冷空气全面影响而结束。该次大雾过程具有持续时间较长（9 d）、强度大（浓雾出现时次较多）的特点。

2 大雾形成和维持的天气背景

2.1 高低空环流形势

根据3月15日08：00—24日08：00 500 hPa的平均环流形势场（图1a），可发现该次大雾发生和维持期间，我国中高纬度地区受宽广高压脊区控制，位于低纬的湛江处于较稳定的偏西环流中；等温线与等高线基本平行，温度槽脊区与高度槽脊区近于重合，高压脊得以长时间维持，低纬的偏西环流也稳定少变。高层维持稳定少变的大尺度环流为大雾的形成和维持提供了必要的环流背景。此外，通过对15—24日850 hPa的温度场和风场进行连续分析，发现大雾维持期间，中南半岛北部始终维持着一个暖中心（图1b），粤西沿海处于西南风场控制，风向与等温线交角较大，850 hPa粤西地区的暖平流输送相当明显。可见，在西南风场的引导下，中南半岛北部的暖湿空气被源源不断地输送至粤西沿海地区，为大雾的维持提供了充足的水汽。

图1 湛江市2016年3月15—24日500 hPa平均环流形势场（红实线，单位：dagpm）（a）和3月17日02：00 850 hPa温度（等值线，单位：℃）及风场（风向杆，单位：m/s）（b）

2.2 地面形势

已有研究表明，雷州半岛雾形成的地面形势大致可分为高压入海型、低压前型、冷锋前型、静止锋前型、鞍形场或均压场型5类［6］。分析地面气压场（图略），该次大雾过程发生前夕，地面冷空气过程刚结束，冷高压已从胶东半岛以南移到海上，湛江处于高压后部均压场中；大雾维持期间，中南半岛低压逐渐发展并维持，湛江处于低压前部，从高压入海型到低压前型，持续的均压场是大雾维持的有利条件。

3 水汽和风力条件

雾的形成及维持与相对湿度、气温、露点温度、风向风速等气象因子有着重要关系［7］。由气温、相对湿度、露点温度以及风向风速的日变化（图2a），可以发现该次大雾过程中湛江地区的气温与露点温度线基本重合，水汽基本处于饱和状态，并且相对湿度值持续＞90%，说明该次大雾过程具有非常有利的水汽条件。湛江地处雷州半岛，大雾过程中盛行的偏东风（图2b）将海面上的暖湿空气带到湛江低空，有利于水汽积累；此外，大雾过程中的风速维持在5 m/s以下，集中在2～5 m/s，适当的风速既能使冷却作用扩展至适当的气层中，又不影响下层空气的充分冷却和水汽的保存，十分有利于雾的形成和维持［6］。

图2 2016年3月13—26日湛江露点温度、温度、相对湿度日变化（a）和3月16—23日风玫瑰图（b）

4 浓雾的形成原因和维持机制

由实况中可以看出，该次大雾过程除了持续时间长外，还有强度大的特点。该次大雾过程中有连续6 d雾强达到浓雾级别，并且浓雾持续的时次都长达5 h以上，本研究进一步从动力条件、层结条件来分析浓雾的产生和维持。

4.1 动力结构特征

按照实况显示（表1），3月17—21日连续5 d以及23日出现了浓雾，并且浓雾出现时段基本都在凌晨至早上。根据湛江的散度和涡度-时间垂直剖面图（图3a），3月17—21日及23日，在浓雾出现的时段，近地层（950 hPa以下）都存在正涡度环流中心，而风-时间垂直剖面图（图3b）显示近地层基本为较强的东到东南风，说明低层的暖湿气流强势流入；而且近地层维持着-1～-4×10-5s-1的散度值，表明浓雾发生的时段低层存在弱辐合上升运动。在水汽条件极为有利的前提下，这种浅层上升运动可以使近地层的水汽向上输送从而增加湿层的厚度，进而提高雾层的高度，有利于浓雾产生和维持。根据1 000～500 hPa的散度分布（图3a），中层（850～500 hPa）存在的基本为正辐散区，有弱下沉运动，与低层（1 000～850 hPa）相反，这种中层弱下沉运动与低层弱上升运动相叠加不仅使低层维持了稳定的层结条件，容易产生逆温层，更阻断了两者之间的水汽交换，有利于低层水汽积累，对浓雾的发展和维持极有利。

图3 2016年3月15—24日湛江散度（阴影，单位：10-5s-1）和涡度-时间垂直剖面图（等值线，单位：10-5s-1）（a）和3月15—24日湛江风场剖面图（单位：m/s）（b）

4.2 层结结构特征

根据吴彬贵等［8］研究，持续性大雾天气过程中，逆温层的生成和发展是大雾生成和发展的关键。利用该次大雾过程中逐6 h的NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料反演出湛江地区的斜温-对数压力图（简称Skew-t图），对各Skew-t图进行分析（图略），取每天02：00的大气低层温度层结状态变化及其对应每天出现大雾、浓雾的时次进行统计，结果如表1所示，可以看出，等（逆）温层越深厚，出现的高度越低，大雾持续时间越长，强度就越强。如表中出现持续时间超过10 h的大雾时，等（逆）温层的厚度基本≥1 000 m；反之，大雾持续时间不超过10 h时，等（逆）温层厚度＜1 000 m；同时，出现持续时间超过5 h的浓雾时，等（逆）温层的底部延伸至地面上空200 m高度。当等（逆）温层存在时，近地面层较稳定，有利于水汽聚集，同时也阻碍热量与水汽的垂直交换，有利于水汽凝结，等（逆）温层越深厚，近地面热量与水汽保持就越好，因此大气环流稳定少变，大雾就会持续；而等（逆）温层底部高度降低，使得水汽向下挤压，加重大雾的程度。

表1 3月份（02：00）湛江2次持续大雾过程低层温度层结状况变化及对应出现大雾实况

5 大雾强度变化原因

该次大雾过程强度有一个显著的强-弱-更强的变化过程，中途减弱主要表现在21日夜间至22日白天能见度较好，22日凌晨出现了阵性降水天气，22日夜晚起大雾重新加强并且浓雾持续长达13 h，为该次过程阶段最强。根据22日08：00的地面气压场（图4）可发现东南沿海有一弱冷空气顺着高压脊向粤西沿海渗透，从风场-时间垂直剖面图（图3b）也可以看到21日夜间至22日白天低层风场有明显的变化，直至22日夜晚才转回东南风场。从散度、涡度-时间垂直剖面（图3a）中可知，21日夜间到22日早上，从1 000～800 hPa的散度值为负，即弱辐合上升运动高度增加，使湿层升高，大雾减弱，能见度上升，同时湿层升高，水汽遇冷产生了阵性降水。22日夜间冷锋抵达前，低层的逆温结构重新构建，23日08：00后风场从上至下逐渐转成了偏北风，表明边界层冷空气已经开始渗透，形成锋面；而平流、锋面过程叠加使大雾在22日夜间至23日早上得到显著加强。

图4 2016年3月22日08：00地面气压图（单位：hPa）

6 结论

1）高层稳定少变的偏西环流、低空强盛的暖平流流入以及地面持续维持的均压场等良好的高底空环流配置是该次大雾过程发展和持续的重要原因，而充足的水汽和适当的风向风速条件则有利于大雾的维持。

2）低层暖湿气流的流入以及近地面浅层弱的辐合上升运动非常有利于水汽的积累，增加湿层的厚度，为浓雾提供了有利的发展和维持机制。

3）大气低层的逆（等）温层结与大雾的强度关系显著，等（逆）温层越深厚，出现的高度越低，大雾持续时间越长，强度就越强。

4）该次大雾强度由强-弱-更强的变化原因主要是地面的弱冷空气渗透破坏了低层逆温结构，大雾减弱；而随着冷空气迫近，低层逆温重新建立，并且在平流雾基础上叠加了锋面雾使大雾达到过程最强。

［1］张苏平，鲍献文.近十年中国海雾研究紧张［J］.中国海洋大学学报，2008，38（3）：359-366.

［2］王丽萍，陈少勇，董安祥.中国雾区的分布及其季节变化［J］.地理学报，2005，60（4）：689-697.

［3］郭秀英，糜若夫.华南沿海春季海雾与天气型关系的统计分析及预报［J］.广东气象，1991，13（1）：25-27.

［4］黄健，黄辉军，黄敏辉，等.广东沿岸海雾决策树预报模型［J］.应用气象学报，2011，22（1）：107-114.

［5］邓英姿，李勇，许文龙.广西沿海地区大范围雾气候特征与天气形势分析［J］.气象研究与应用，2008，29（4）：20-22.

［6］徐峰，牛生杰，张羽，等.雷州半岛雾的气候特征及生消机理［J］.大气科学学报，2011，34（4）：423-432.

［7］林良勋，冯业荣，黄忠，等.广东省天气预报技术手册［M］.北京：气象出版社，2006.

［8］吴彬贵，于莉莉，汪靖，等.华北中南部一次大雾天气逆温和水汽条件分析［C］//中国气象学会2007年年会天气预报预警和影响评估技术分会场论文集，广州，2007.

［9］杨静，汪超，彭芳，等.低纬山区一次持续锋面雾特征探讨［J］.气象科技，2011，39（4）：449-451.

［10］李秀莲，陈克军，王科，等.首都机场大雾的分类特征和统计分析［J］.气象科技，2008，36（6）：717-723.

Analysis of the Characteristics of a Sustained Foggy W eather in Zhan jiang

YANG Jie-yan1，GUO Hao-xin2

（1.Meteorological Bureau of DianbaiDistrict，Maoming，Maoming 525400；2.Meteorological Bureau of Zhanjiang City，Zhanjiang 524000）

Using the NCEP/NCAR 1°×1°reanalysis and conventional surfacemeteorological data，we analyzed，from the aspects ofweather background and the conditions ofwater vapor，dynamics and stratification，the process of a heavy fog that took place in March 16-24，2016 in Zhanjiang city.The result is shown as follows.The heavy fog wasmaintained mainly by stableweather situation at both the upper and low level as well as favorable conditions ofwater vapor and thewind.Favorablemechanisms for the development andmaintenance of the heavy fog include weak convergence and uplifting in the near-surface layer and input ofwarm and humid air.The heavy fog changed significantly in intensity due to the intrusion ofweak cold air at the surface and then the approaching of a frontal fog.

synoptics；sustained heavy fog；weather process；dynamic conditions；Zhanjiang

P426

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.06.013

2016-08-01

杨杰颜（1990年生），女，本科，助理工程师，主要从事天气预报和气象服务工作。E-mail：544069683@qq.com

杨杰颜，郭浩鑫.湛江市一次持续性大雾天气过程的特征分析［J］.广东气象，2016，38（6）：55-58.