绵阳机场冬季连续浓雾天气成因及特征分析

张雯

摘 要：该文结合Micaps系统平台，NCEP/NCAR的2.5°×2.5°格点的再分析资料及常规资料等对2013年12月28日～2014年1月2日绵阳机场连续浓雾天气过程的天气学环流背景、相关物理量、大气层结和稳定度进行分析，揭示有利于连续浓雾形成和维持的机制及成因。结果表明此次过程发生前700 hPa西南气流带来弱暖湿平流为大雾的产生和维持提供了良好的环流背景；中低层充足的水汽及925 hPa以下较强的逆温层为大雾维持提供了有力条件；浓雾发生前期，对流层低层风向以东南和偏南气流为主，发生时有弱西北气流扰动，700 hPa以下至近地面层均为辐合上升区，700～500 hPa为弱辐散下沉区和零辐散区，这种配置使水汽在中低层汇合，有利于稳定性层结的建立与浓雾的维持。

关键词：浓雾 水汽 散度 大气层结 稳定度

中图分类号：P457 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（b）-0104-04

Analysis on Characteristics and Cause of Continuous Heavy Fog in Mianyang Airport

Zhang Wen

By use of MICAPS system data，NCEP/NCAR 2.5°×2.5° grid point reanalysis data and the routine observation data，we analyzed the synoptic circulation，physical quantities，atmospheric stratification and stability in Mianyang airport which occurred from December 28，2013 to January 2，2014.It revealed mechanisms and the cause of the formation and maintenance of the continuous fog.The results showed that the southwesterly flow on 700hPa bring warm and moist advection which provided the favorable circulation background before this process，sufficient supply of water vapor in middle and low level and the apparent inversion layer below 925hPa provided favorable conditions for the fog maintaining.In the earlier stage of the heavy frog the lower troposphere wind direction maitained southwest or south，as the heavy frog happened，weak northwest flow disturbance occurred，and there was an area of weak convergence ascending below 700hPa，and an area of weak of zero divergence and subsidence during 700hPa to 500hPa.This configuration enabled the convergence of water vapor in middle and low level，and is conducived to the establishment of stable stratification，the maintenanceof the continuous heavy frog.

Key words：heavyfog watervapor Divergence atmospheric stratification Stability

大雾的水平能见度<1 km，是比较常见的灾害性天气之一，大雾形成后，能见度有时甚至降至<50 m，给民航运输、训练飞行等带来严重影响，因此雾害研究受到越来越多的关注和重视。据绵阳机场气候志统计，绵阳雾现象主要发生在冬季，其次为秋季，春季和夏季较少，冬季雾平均日数为22.5 d，占全年雾平均日数的47.4%，各月中，12月份雾日数最多，累年平均为10.5 d，其次依次为11月、1月、2月平均日数分别为8.0 d、7.0 d、5.0 d。此次绵阳机场连续大雾过程出现于2013年12月28日—2014年1月2日，持续时间长强度大，其中29～31日均连续出现小于200 m的浓雾，造成绵阳机场多个航班延误，对航班正常运行造成很大影响。虽现在有不少关于大雾的成因和发生发展机制的研究，但目前连续大雾的预报仍存在一定的困难。

本文利用Micaps系统平台，NCEP/NCAR的2.5 °×2.5 °格点的再分析资料及常规资料，从高低空环流形势及物理量场、气象要素，大气稳定性参数相关性，大气层结的稳定性等方面，对此次大雾过程进行分析和探讨，为总结出连续大雾的预报思路和方法提供可能，以期得到更多有助于改善大雾预报的新信息。

1 天气实况演变

2013年12月28～2014年1月2日，绵阳机场出现了连续性的大雾天气，大雾日连续出现6 d（如图1），28～2日连续大雾时间分别达约1 h（08：00～09：00）、7 h（06：00～13：00）、14 h（01：00～14：00）、15 h（00：00～15：00）、3 h（00：00～03：00）、2 h（07：00～09：00）。其中29～31日出现小于200 m浓雾，30日06：00～10：00甚至出现能见度≤50 m，且出现浓雾时间合计11h以上，从绵阳机场历年气候统计资料来看比较罕见，而连续大雾也造成绵阳机场多个航班延误、取消。endprint

2 大气环流形势

12月28日东亚大槽移出我国大陆，新的大槽重建过程中，28～1日500 hPa上高原、四川盆地西部到华南均以偏西或偏西北气流为主。700 hPa从29日起本站开始由前日反气旋前的偏东气流转为反气旋后部西南气流，随之盆地西南气流开始加强（图2.a），高原东南有暖中心，带来弱暖湿平流。盆地西南气流并非来自暖湿海面而是受云贵高原切变影响，处于切变前，使温度较前几日有所增加；30日乌山脊前西北气流引导弱冷平流从河套口地势低处掠过盆地，使本站处于微弱的偏北下沉气流控制，使得天空晴朗少云，有利于夜间辐射降温（图2.b）；31日08时，冷空气移至盆地东，盆地处于小高压反气旋控制下，本站处于高后东南气流控制下（图2.c），20时由于弱冷平流逐渐减弱，盆地又转为切变前西南气流，暖平流的输送，使得夜间云量有所增加，虽仍受地表辐射影响，但能见度不至于太低（图略）；2日以后，第二股较强平流入侵盆地，才使连续大雾天有所好转。850 hPa均为弱气流控制直至2日08时本站东北风增至6 m/s，雾逐渐消散。

地面形式：大雾前期，贝加尔湖西南侧有高压稳定少动，29日08时高压中心1047.5 hPa，本站处于高压后部，由于高压较弱、稳定，仅对华北一带造成影响，中等强度的冷空气受高原、秦岭阻挡，未大规模侵入盆地（图2.d），而从2日08时以后，开始有分裂的小高压南移至高原东北部，使甘肃中部到盆地等压线梯度加大，有利于大雾消散。

3 物理量诊断分析

3.1 水汽条件

3.1.1 温度露点差

空气的温度越高，它能容纳的水汽就越多。当近地层温度下降时，多余的水汽就会析出形成雾。温度露点差t-td是反映空气中水汽饱和程度的一个物理量，当0℃

3.1.2 比湿

分析本场850 hPa和925 hPa比湿发现，连续大雾发生过程中除去冷平流的影响850 hPa比湿一直维持≤4 g/kg，925hPa比湿维持在5 g/kg。也有利于大雾过程中水汽的维持。

3.2 风场条件

近地层弱风都有利于雾的发生，风速小的时候，系统之间水平方向的能量交换不大，天气稳定，有利于大雾的维持。风对雾的形成具有一定的促进作用，此次大雾过程地面风前期在高压后部均压场控制下以VRB，南和东南风向为主，风速1～2 m/s，有利于暖湿气流朝本站输送与停留。到31日06时，地面风受弱冷平流影响开始转为350～10 °，能见度才较之前浓雾天气有所好转。直至2日08时随着冷空气南下，低层转明显的东北气流6 m/s，大雾消散。

低空风本站28～31日500 hPa为西北或偏西风，风速大多≥12 m/s（如图2），高空引导气流为偏西气流，没有较强系统或冷空气影响；低空1500 m及以下多为偏南风或偏西风，风速比高层迅速减小，大部分风速为2～4 m/s。表明控制本区域的气团比较稳定，难以移出或被破坏。在此次过程中，浓雾出现在29-30日07-11时，31日01-09时（图1）。比较三天低空风场时间-高度剖面图可知，浓雾发生前期低层东南气流有加强趋势，带来充沛水汽，特别是28日18UTC时，700 hPa以下东南风明显加强为6 m/s，浓雾发生时850 hPa以下整层转为2～4 m/s偏西或西北风。29日风向变化同前，30日18UTC时左右，风向由偏南风转为偏西风过程中，浓雾发生。而31日06UTC时后，虽850～1000 hPa均转为西风气流控制，但风力微弱且700 hPa为西南气流控制，证明还无冷平流侵入，浓雾虽较前几日有所好转，但稳定层结仍稳定存在。直至2日起850 hPa以下整层为东北气流控制，冷平流南下，持续大雾消散。

3.3 散度场分析

由于绵阳机场位于北纬31°25'48"，东经104°44'22"（跑道中心）。我们选用NECP/NCAR 2.5°*2.5°格点资料，在105°E处，32.5°N（包含机场地理范围），做28-31日浓雾发生时段散度时间垂直剖面图（见图4）。从垂直剖面的散度场来看，29-31日浓雾发生时，700 hPa以下至近地面层均为辐合上升区，尤其在29日凌晨达最大值，刚好对应连续浓雾发生时间。700 hPa以上至500 hPa为弱辐散下沉区和零辐散区，这种配置使近地层像被一盖子盖住，使近地层的空气不易扩散。有利于水汽在中低层汇合，也使得近地面层有充沛的水汽在底层汇集凝结形成大雾。在本站上空浓雾阶段700 hPa以下500 hPa以上均为辐合带，表明有来自偏南方向的暖湿气流输送，其中近地层的正涡度带来了大量水汽，使雾浓度持续加强。500 hPa以上的暖湿气流输送在对流层中低层产生稳定层结，近地层雾的热力结构就不易被天气系统破坏。而其间有微弱的辐散下沉运动区，有利于建立和维持对流稳定性层结。

4 大气层结和稳定度

4.1 稳定性参数分析

大气层结稳定，水平和垂直运动小是形成大雾的重要条件。冬季，四川盆地大部分地区大气层结都非常稳定。表2的各项参数反映了距离绵阳最近探空地点温江站大气层结稳定状况，从大雾出现前到大雾天气结束整个过程中，Si指数全为正值，K指数维持在较小范围，且在29日08时大雾开始时，有从正值转变为负值的过程。

θse是表征大气饱和湿空气层结稳定度的物理量之一。对于2个不同的气层，定义△θse=θse高层-θse低层，如果△θse>0，则大气饱和湿空气呈稳定状态，反之则呈不稳定状态。毛冬梅，杨贵石研究表明雾大多发生在饱和湿空气气层925 hPa与1000hPa较薄气层的假相当位温变化值稳定（△θse>0）或者弱不稳定（-4 <△θse<0）的条件下，由于盆地地势特殊，我们选取近地面925～960 hPa，对流层中低层500～850 hPa，研究发现△θse均为正值或-1<△θse（925-960）<0，表明大气层结处于绝对稳定的状态。

4.2 探空图分析

由于资料有限，我们选取离绵阳站最近的成都温江站的探空资料，通过分析温江29日～31日08时浓雾发生时间段内的探空图（图5）发现，29日（图5.a）925 hPa（1000m高度）以下有明显的逆温，逆温层对于近地面层水汽的积蓄和维持具有重要作用。且925 hPa以下温度露点差值很小，两条曲线十分接近，说明下垫面空气接近饱和，为大雾形成创造良好的水汽条件，30日（图5.b）925 hPa逆温仍然存在，但受弱冷平流影响700 hPa转为6 m/s的东北风近地面逆温较29日略有减弱，大气的饱和层厚度减小，弱冷平流并未持续，31日（图5.c）08时，700 hPa转为小高压反气旋后东南气流控制下，有利于低层暖湿的持续，也有利于大雾维持。期间大气的饱和层厚度、雾的厚度明显增加，达到850 hPa。而从2日08时以后850 hPa开始转为东北风6 m/s（图略），同时气温升高，维持大雾的层结被破坏，持续大雾结束。

5 结语

（1）此次连续浓雾天气发生前700 hPa西南气流带来弱暖湿平流为大雾的产生和维持提供了良好的环流背景

（2在此次过程中，除开弱冷平流短时扰动情况，近地面普遍t-td≤3 ℃，850、925 hPa比湿分别维持≤4 g/kg，≤5 g/kg利于浓雾持续。

（3）浓雾发生前期，低层东南气流有加强趋势，带来充沛水汽，发生过程中850 hPa以下整层有弱西北气流扰动，有利于浓雾产生。

（4）浓雾发生阶段，700 hPa以下至近地面层均为辐合上升区，700 hPa以上至500 hPa为弱辐散下沉区和零辐散区，这种配置使使近地层的空气不易扩散，而其间有微弱的辐散下沉运动区，有利于建立和维持对流稳定性层结。

（5）从大雾出现前到大雾天气结束整个过程中，Si指数全为正值，K指数维持在较小范围，△θse为正值或-1 <△θse（925-960）<0，表明大气层结处于绝对稳定的状态。925 hPa以下空气接近饱和且有明显的逆温，对于近地面层水汽的积蓄和维持具有重要作用，利于浓雾持续。

参考文献

[1] 谢小敏，刘敏.深圳一次罕见连续大雾天气的特点及成因[J].广东气象，2006， 28（2）：30-32.

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[19] 廖菲.一次华北暴雨中地形动力作用对云和降水物理过程影响的数值研究[D].中国科学院研究生院（大气物理研究所），2007.

[20] 张天锋，王位泰，李宗■，等.甘肃庆阳市雾的气候特点及其预报思路初探[J].成都信息工程学院学报，2006（4）.endprint

θse是表征大气饱和湿空气层结稳定度的物理量之一。对于2个不同的气层，定义△θse=θse高层-θse低层，如果△θse>0，则大气饱和湿空气呈稳定状态，反之则呈不稳定状态。毛冬梅，杨贵石研究表明雾大多发生在饱和湿空气气层925 hPa与1000hPa较薄气层的假相当位温变化值稳定（△θse>0）或者弱不稳定（-4 <△θse<0）的条件下，由于盆地地势特殊，我们选取近地面925～960 hPa，对流层中低层500～850 hPa，研究发现△θse均为正值或-1<△θse（925-960）<0，表明大气层结处于绝对稳定的状态。

4.2 探空图分析

由于资料有限，我们选取离绵阳站最近的成都温江站的探空资料，通过分析温江29日～31日08时浓雾发生时间段内的探空图（图5）发现，29日（图5.a）925 hPa（1000m高度）以下有明显的逆温，逆温层对于近地面层水汽的积蓄和维持具有重要作用。且925 hPa以下温度露点差值很小，两条曲线十分接近，说明下垫面空气接近饱和，为大雾形成创造良好的水汽条件，30日（图5.b）925 hPa逆温仍然存在，但受弱冷平流影响700 hPa转为6 m/s的东北风近地面逆温较29日略有减弱，大气的饱和层厚度减小，弱冷平流并未持续，31日（图5.c）08时，700 hPa转为小高压反气旋后东南气流控制下，有利于低层暖湿的持续，也有利于大雾维持。期间大气的饱和层厚度、雾的厚度明显增加，达到850 hPa。而从2日08时以后850 hPa开始转为东北风6 m/s（图略），同时气温升高，维持大雾的层结被破坏，持续大雾结束。

5 结语

（1）此次连续浓雾天气发生前700 hPa西南气流带来弱暖湿平流为大雾的产生和维持提供了良好的环流背景

（2在此次过程中，除开弱冷平流短时扰动情况，近地面普遍t-td≤3 ℃，850、925 hPa比湿分别维持≤4 g/kg，≤5 g/kg利于浓雾持续。

（3）浓雾发生前期，低层东南气流有加强趋势，带来充沛水汽，发生过程中850 hPa以下整层有弱西北气流扰动，有利于浓雾产生。

（4）浓雾发生阶段，700 hPa以下至近地面层均为辐合上升区，700 hPa以上至500 hPa为弱辐散下沉区和零辐散区，这种配置使使近地层的空气不易扩散，而其间有微弱的辐散下沉运动区，有利于建立和维持对流稳定性层结。

（5）从大雾出现前到大雾天气结束整个过程中，Si指数全为正值，K指数维持在较小范围，△θse为正值或-1 <△θse（925-960）<0，表明大气层结处于绝对稳定的状态。925 hPa以下空气接近饱和且有明显的逆温，对于近地面层水汽的积蓄和维持具有重要作用，利于浓雾持续。

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[20] 张天锋，王位泰，李宗■，等.甘肃庆阳市雾的气候特点及其预报思路初探[J].成都信息工程学院学报，2006（4）.endprint

θse是表征大气饱和湿空气层结稳定度的物理量之一。对于2个不同的气层，定义△θse=θse高层-θse低层，如果△θse>0，则大气饱和湿空气呈稳定状态，反之则呈不稳定状态。毛冬梅，杨贵石研究表明雾大多发生在饱和湿空气气层925 hPa与1000hPa较薄气层的假相当位温变化值稳定（△θse>0）或者弱不稳定（-4 <△θse<0）的条件下，由于盆地地势特殊，我们选取近地面925～960 hPa，对流层中低层500～850 hPa，研究发现△θse均为正值或-1<△θse（925-960）<0，表明大气层结处于绝对稳定的状态。

4.2 探空图分析

由于资料有限，我们选取离绵阳站最近的成都温江站的探空资料，通过分析温江29日～31日08时浓雾发生时间段内的探空图（图5）发现，29日（图5.a）925 hPa（1000m高度）以下有明显的逆温，逆温层对于近地面层水汽的积蓄和维持具有重要作用。且925 hPa以下温度露点差值很小，两条曲线十分接近，说明下垫面空气接近饱和，为大雾形成创造良好的水汽条件，30日（图5.b）925 hPa逆温仍然存在，但受弱冷平流影响700 hPa转为6 m/s的东北风近地面逆温较29日略有减弱，大气的饱和层厚度减小，弱冷平流并未持续，31日（图5.c）08时，700 hPa转为小高压反气旋后东南气流控制下，有利于低层暖湿的持续，也有利于大雾维持。期间大气的饱和层厚度、雾的厚度明显增加，达到850 hPa。而从2日08时以后850 hPa开始转为东北风6 m/s（图略），同时气温升高，维持大雾的层结被破坏，持续大雾结束。

5 结语

（1）此次连续浓雾天气发生前700 hPa西南气流带来弱暖湿平流为大雾的产生和维持提供了良好的环流背景

（2在此次过程中，除开弱冷平流短时扰动情况，近地面普遍t-td≤3 ℃，850、925 hPa比湿分别维持≤4 g/kg，≤5 g/kg利于浓雾持续。

（3）浓雾发生前期，低层东南气流有加强趋势，带来充沛水汽，发生过程中850 hPa以下整层有弱西北气流扰动，有利于浓雾产生。

（4）浓雾发生阶段，700 hPa以下至近地面层均为辐合上升区，700 hPa以上至500 hPa为弱辐散下沉区和零辐散区，这种配置使使近地层的空气不易扩散，而其间有微弱的辐散下沉运动区，有利于建立和维持对流稳定性层结。

（5）从大雾出现前到大雾天气结束整个过程中，Si指数全为正值，K指数维持在较小范围，△θse为正值或-1 <△θse（925-960）<0，表明大气层结处于绝对稳定的状态。925 hPa以下空气接近饱和且有明显的逆温，对于近地面层水汽的积蓄和维持具有重要作用，利于浓雾持续。

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