陕西一次持续性大雾天气特征分析

刘瑞芳， 陈小婷，屈丽玮

(陕西省气象台，陕西西安 710014)



陕西一次持续性大雾天气特征分析

刘瑞芳， 陈小婷，屈丽玮

(陕西省气象台，陕西西安 710014)

摘要利用常规探测资料、自动站资料，对陕西2007 年11 月12~16 日大范围持续性大雾产生的天气背景、温湿条件和大气层结等特征进行分析。结果表明，前期500 hPa陕西为西西北气流，地面为均压场控制，辐射降温有利于近地层水汽凝结成雾；后期陕西处于高压前部等压线较密集区，形成锋前雾；1～4 m/s的地面风速、低层弱的垂直速度是这次雾形成的动力条件；上干下湿的高低空配置是大雾发生的水汽条件；大气层结稳定，低层有逆温、稳定少动的暖盖,阻碍低层水汽向上扩散,有利于大雾发生。

关键词大雾; 环流形势; 温湿条件；探空资料

大雾是悬浮于近地层中的大量小水滴或冰晶使水平能见度<500 m的自然现象。大雾是一种灾害性天气，它给公路交通、航空、港运带来极大不便，同时大雾中携带大量的污染物，对人体健康不利。许多学者对大雾天气进行了分析，并取得了一定的研究成果[1-4]，如蒋大凯等[1-2]研究表明大雾发生时大气层结是稳定的，并伴有逆温出现，使空气污染加重，易形成酸雾；黄培强等[3]分析芜湖地区持续性大雾的气候特征、生成机制和主要特征指出，持续性大雾与低空逆温层关系密切；陈光等[5]研究发现逆温层的高度及强度与雾的浓度关系密切，弱冷暖平流有利于产生雾。2007年11月12～16日陕西大部地区出现了持续性大雾，这次大雾过程持续时间长、影响范围广。笔者从天气背景、温湿条件和探空资料分析等方面对此次大雾过程进行了分析，总结持续性大雾天气的成因，为陕西大雾的预报提供参考。

1天气概况

2007 年11 月中旬中期陕西大部出现了有气象记录以来范围最广的一次大雾天气过程，其中14 日08：00大雾主要出现在陕北、关中南部、陕南南部(图1)，共47站出现大雾天气,大部分地区出现能见度500 m以下的浓雾，其中咸阳、兴平、渭南、大荔、华阴5站出现能见度低于50 m的特浓雾;14日白天随着气温的升高，大雾有所减弱，但14日白天到晚上仍以轻雾为主，局部仍有大雾。15日08:00~16日陕北南部、关中和陕南出现弱降水,关中、陕南大部仍出现大雾天气， 17日白天基本结束，关中天空开始放晴，关中大部分地区被轻雾覆盖，局地出现大雾天气， 18 日大雾天气彻底结束。

图1　2007年11月14日08:00大雾分布Fig.1　The dense fog distribution at 08:00 on November 14th, 2007

2环流形势分析

2.1500 hPa形势从11月10～11日环流形势来看，500 hPa陕西主要受平直西风气流控制，700 hPa有切变线快速东移，地面有冷锋过境，陕西中南部出现小到中雨，之后500 hPa陕西主要受槽后弱的偏西风控制，而低层和地面则受反气旋环流控制。这种天气形势的转变及降水结束，为雾天的开始提供了有利的水汽条件和环流背景。

注：a.11日08：00~17日08：00平均；b.12日08：00；c.14日08：00。　Note: a. Mean of November 11th 08:00-17th 08:00; b. November 12th 08:00; c. November 14th 08:00.图2　2007年11月11~17日500 hPa位势高度场(单位: dagpm)Fig.2　500 hPa potential height field from November 11th-17th, 2007

11~17日500 hPa(图2a)，亚洲中高纬主要受纬向型环流控制，西风气流较平直，冷空气势力不强，不利于冷空气南下。12~14日500 hPa(图2b、c),亚欧中高纬上空环流形势为一槽一脊型,即新疆以西地区为一高压脊,我国上空维持一宽广低槽区, 陕西处在高压脊前的弱西北气流中，冷平流很弱，由于天气晴好，辐射降温有利于近地面的水汽凝结。15日08：00新疆高脊略有减弱东移,同时在甘肃东南部有浅槽生成东移,在其影响下关中、陕南部分地区出现一次弱降水。 17日08：00,随着贝加尔湖-东北冷槽的加深南压,陕西大部受槽后西北气流影响, 低层有较强冷空气东移南下，维持5 d的大雾天气趋于结束。2.2700和850 hPa形势11月11日700 hPa高原上有短波浅槽快速东移，12日08：00陕西北部处于槽后弱西北气流控制之下，低层850 hPa有偏南风发展，由于没有强冷空气活动, 12日早上700 hPa高空以下沉气流为主,下沉增温和低层弱的暖平流均有利于在低空(850 hPa上下)形成逆温层，阻碍低层水汽向上扩散,加之低层湿度大,有利于大雾形成；13日20：00 随着高原上又一浅槽生成， 14日08：00短波槽东移至甘南地区,陕西省大部处于槽前偏南风控制，云量增多，并对应一暖温度脊，陕西省出现了有气象记录以来最大范围的一次大雾天气；之后随着短波槽东移至陕西，陕西关中、陕南地区湿度明显增大,温度露点差(T-Td)汉中为2 ℃,安康为1 ℃，15日14：00起陕西中南部部分地区开始出现出现降水，陕西大雾范围明显减小，17日基本结束。由此可知，11月12~16日陕西此次大雾天气前期出现的降水使近地面湿度增大，高空不断有弱冷空气进入陕西，有利于天气放晴，晚上形成辐射降温， 同时高空下沉气流和低层弱的暖平流有利于在低空形成逆温层，使大雾天气得以维持。

图3　2007年11月14日08：00(a)和15日08:00(b)地面形势Fig.3　Ground situation at 08:00(a) on November 14th and 08:00(b) on November 15th in 2007

2.3地面形势由图3可见，11月12~14日较强冷空气中心位于贝加尔湖附近，冷空气主体偏北，陕西处于地面冷高压中心前部的弱高压控制，气压场分布非常均匀，气压梯度力小，近地面风速小，这是典型的有利于雾形成和维持的地面形势。14日20：00随着冷空气的扩散南下，冷空气已影响陕西大部，陕西关中、陕南处于冷高压的前部，由于秦岭、巴山山脉有一定的阻挡作用，且处于锋前，有利于水汽的积聚，形成锋前雾，因此15日早上关中东部、陕南南部有大雾出现，之后随着冷空气的进一步南压，配合低层切变线影响，15~16日陕西大部分地区出现降水天气，维持多日的大雾天气也随之结束。

3物理量分析

3.1动力条件从自动站观测数据看出，2007年11月中旬陕西各地风速基本在1~4 m/s，风速较小。如果风速太大，上下层空气交换过快，空气流动性大，气温不易下降，大气难以达到过饱和状态；如果是静风，就不会使地面层附近上下层空气发生交换，辐射冷却效应仅发生在贴近地面的气层中，只会生成一层薄薄的浅雾，一般不会出现较强的浓雾[6]。因此当地面出现适宜的风，产生较弱的冷暖空气交换，这样即使冷却作用延伸到一定高度，也不影响低层空气的充分冷却形成辐射雾。这种风场的分布特征再次表明11~14日大雾过程主要为辐射雾。

从涡度散度的垂直分布来看，11~14日雾发生区主要受均压场控制，风的切变辐合、涡旋运动很弱，垂直速度场反映出14日08:00陕西大雾区垂直上升速度很小，几乎为0 m/s，说明垂直运动弱是浓雾发生的另一重要特征。

3.2水汽条件11~16日陕西地区低层850 hPa相对湿度一直在80%以上，14日08：00陕北南部、关中大部相对湿度高达90%以上；从500 hPa相对湿度图上可以看到，大雾期间陕西相对湿度基本在40%以下，比低层明显偏小。相对湿度的垂直-时间剖面也很好地反映出这次大雾过程中上干下湿的高低空配置特征，低层相对湿度大多在80%以上，中层的相对湿度大多在40%以下。

以秦都站(图4)为例，该站的温度露点差有明显的日变化，夜间和早晨明显偏小(基本<1 ℃)，特别是在雾较重的11月14日凌晨，温度露点差几乎为0，表明低层空气处于饱和状态，而在中高层存在一定程度的干空气活动，温度露点差一般为10~22 ℃；陕西大雾过程中相对湿度最小层位于700～500 hPa，700 hPa以下是相对湿度高值层，干空气的强度与雾的发生有密切关系，对流层中干层的存在对雾的发生和维持起重要作用,因为对流层中层相对较干有利于夜间辐射降温，低层空气容易达到饱和，若湿层太厚或对流层整层均为湿层则容易出现阴天或降水，反而不利于雾的发生和维持[6]。

图4　2007 年11月12日08：00~16日08：00秦都站气温和露点温度演变Fig.4　Evolution of each element in Qindu Station from 08:00 November 12th to 08:00 November 16th in 2007

4 探空资料分析

由于2007年西安站探空资料处于调整期，在此选取大雾发生时的延安站资料。从11月12~16日大雾发生区域的延安站探空分析来看，13日08：00(图5)，800 hPa左右温度露点差变大，基本在10 ℃以上，且700 hPa为偏西风，偏西风以下沉气流为主,再加上地形作用(北高南低)、下沉增温有利于在低层形成逆温层，在地面到850 hPa以下有一明显的逆温层存在, 逆温层及以上温度露点差较大，而在逆温层以下随着高度降低温度露点差越来越小，在近地面时T-Td近乎为0，接近饱和，逆温层阻碍低层水汽向上扩散,使得近地面湿度增大，有利于大雾产生。14日08：00，安康站700 hPa 及以下为偏南风，700 hPa以上为偏西风，风向随高度顺转，有暖平流，陕南南部有上升运动，低层850 hPa及以下温度露点差为1 ℃，低层水汽饱和，因而安康南部大雾明显。

图5　2007年11月13日08：00延安TlogP图Fig.5　TlogP diagram of Yanan at 08:00 on November 13th, 2007

5 结论

(1)前期500 hPa陕西处在平直西风气流中，冷平流很弱，由于天气晴好，辐射降温有利于近地面的水汽凝结，700 hPa陕西中南部受西北气流控制影响，并对应一暖温度脊，高空以下沉气流为主,下沉增温和低层弱的暖平流均有利于在低空形成逆温层，因而产生大雾。中期高原浅槽发展东移至甘南，陕西受槽前暖湿气流影响，云量增多，后期随着短波槽东移，关中、陕南部分地区出现一次弱降水，陕西大雾结束。

(2)前期地面陕西处于蒙古国高压前部均压场中，气压梯度力小，近地面风速小，有利于雾的形成和维持，后期随着冷空气的南压，陕西处于高压前部等压线较密集区，有利于形成锋前雾，且有利于水汽的积聚。

(3)风及各物理量的分布有利于大雾的发生和持续，适度的风速、较弱的垂直速度是这次大雾形成的动力条件，上干下湿的高低空配置是大雾发生的水汽条件；大气层结稳定，低层有逆温、稳定少动的暖盖,阻碍低层水汽向上扩散,有利于大雾发生。

参考文献

[1] 蒋大凯,闵锦忠,陈传雷,等.辽宁省区域性大雾预报研究[J].气象科学,2007,27(5):578-583.

[2] 王丽荣,连志.河北省中南部一次大雾天气过程分析[J].气象,2005,31(4):65-68.

[3] 黄培强，王伟民，魏阳春.芜湖地区持续性大雾的特征研究[J].气象科学， 2000，20(4):494-502．

[4] 濮梅娟，张国正，严文莲，等.一次罕见的平流辐射雾过程的特征[J].中国科学D 辑: 地球科学，2008，58(6):776-783.

[5] 陈光，房春花.2009 年11月江苏南部一次大雾天气诊断分析[J].气象与环境学报， 2011，27(1):54-57.

[6] 张恒德，饶晓琴，乔林．一次华东地区大范围持续雾过程的诊断分析[J]．高原气象，2011，30(5)：1255-1260.

Weather Characteristics Analysis of a Continuously Heavy Fog Process in Shaanxi Province

LIU Rui-fang, CHEN Xiao-ting, QU Li-wei (Shaanxi Meteorological Observatory, Xi’an, Shaanxi 710014)

AbstractBased on the conventionally observational data and automatic weather station data, the synoptic background, temperature and humidity conditions, atmospheric stratification feature of a wide area of continuously heavy fog event in Shaanxi Province during November 12-17th 2007 were analyzed. The main conclusions were as follows: the 500 hPa circulation at mid-latitude was northwest flow, and the ground was controlled by the equal pressure filed, which were favorable for the radiation fog; late Shaanxi was in the isobar dense area of the high-pressure, which formed the front fog; 1-4 m/s surface wind and weak vertical movement in lower level were the dynamical conditions of the fog weather; the configurations of big relative humidity at lower level and small relative humidity at middle level constituted water vapor condition of the fog; stable atmospheric stratification and the lower temperature inversion, hindered the low-level moisture diffusion upward, were conducive for the occurrence of the fog.

Key wordsDense fog; Circulation pattern; Temperature and humidity conditions; Sounding data

收稿日期2015-12-16

作者简介刘瑞芳(1978- )，女，山东潍坊人，高级工程师，硕士，从事天气预报工作。

中图分类号S 161.5

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)02-231-03