宁波机场一次大雾过程诊断分析

陶俞锋 吴福浪

(中国民用航空宁波空中交通管理站，浙江 宁波 315000)

宁波机场一次大雾过程诊断分析

陶俞锋 吴福浪

(中国民用航空宁波空中交通管理站，浙江 宁波 315000)

利用常规探测资料、NCEP/NCAR再分析资料和FNL1°×1°格点资料，对2015年12月26日凌晨宁波机场发生的一次大雾过程进行综合分析。结果表明：前期的雨雾和高空西南急流的输送为此次大雾过程提供了充沛的水汽，而中低层槽后西北气流和地面的弱高压控制则提供了有利的天气背景条件；温度露点差(T-Td)对湿度的衡量有一定的指示意义；中高层冷平流的控制，致使宁波机场天况转好，地面辐射冷却作用有利于大雾的形成；近地面层的负涡度和中高层的正涡度，这种垂直配置能确保大气低层的湿空气不外流。

大雾；温度露点差；温度平流场；涡度和散度场

0 引 言

大雾是指发生在一定天气条件下，由于近地面大气层中悬浮的水滴或冰晶大量堆积所造成的水平能见度小于1 km的一种天气现象。随着社会经济和民航运输业的发展，大雾作为一种灾害性天气受到越来越多的关注[1-2]。

近年来，国内不少学者从不同角度对大雾做了深入的研究和分析，已取得了一定的成果。樊琦等[3]采用MM5模式对广州地区冬季的一次大雾天气进行了数值模拟研究，结果表明，MM5模式已具有进行雾的数值预报能力。王丽荣等[4]在2005年对河北省中南部一次大雾天气过程从环流形势、天气要素及物流量场等方面进行全面分析总结。熊秋芬等[5]对北京一次浓雾的边界层要素特征及其成因进行了探讨。李元平等[6]利用WRF模式对2006年1月北京地区平流雾进行了数值模拟研究，分析了平流雾发生、发展和消散机制。

宁波处于东海之滨，长江三角洲南侧，其东北部为平原，西南和东南为四明山脉，呈“V”字型。虽为沿海之城，但其特殊的地理环境，使得宁波栎社机场出现平流雾和海雾的概率较小，主要以辐射雾为主，尤其秋冬季节大雾时有发生。本文利用相关资料对2015年12月26日宁波机场冬季一次大雾过程进行了分析研究，便于进一步了解宁波机场大雾的发生、发展和消亡规律，提高对大雾的预报准确率和气象服务，减轻大雾对飞行的影响。

1 天气概况及环流背景

2015年12月26日凌晨大雾发生前，宁波机场从早晨至前半夜受雾霾影响，基础能见度较差，基本上维持在2～3 km，且前期22—24日本场一直受雨雾影响，相对湿度较大，夜间短时出现过能见度低于1公里的大雾。本次大雾从12月25日16:37时(UTC，下同)开始，一直持续到26日02:15，共计9 h 38 min。此次大雾过程造成宁波机场多个航班备降或取消，给航班正常运行带来了很大影响。

从图1主导能见度随时间的演变中可以看出，25日14:00宁波机场主导能见度为2500 m，而到16:00能见度快速下降到1200 m，其中RVR(跑道视程)已降到550 m；17:00主导能见度为400 m，比上一时次骤降800 m，RVR降为200 m。本场能见度最差出现在18:00，其值为200 m，且持续了7 h。到26日上午，随着气温上升，风速变大，主导能见度开始有所好转。02:00上升为700 m，到02:15已达到1200 m，突破1 km，天气现象由大雾变为轻雾。

图1 2015年12月25日12:00—26日03:00时主导能见度演变图

从25日12时的大尺度环流背景图来看，宁波栎社机场处于：高空500 hPa(图2a)环流偏平，西南地区存在一支较强的暖湿急流，为此次大雾过程提供了丰富的水汽；中低层850 hPa(图2b)为槽后西北气流，冷空气的扩散为本场出现碧空和辐射降温做了前期准备；地面则处在高压中心附近，气压场较弱，风速维持在1 m/s左右。高湿、碧空和微风是宁波机场后半夜出现大雾的充要条件。

(a)500 hPa (b)850 hPa图2 2015年12月25日12时高度场和风矢量场 (实线为等高线，单位：dagpm；矢量单位： m/s)

2 气象要素分析

2.1 温度和露点演变

从图3温度和露点的演变图中可以看出，两者随时间变化是一致的，呈浅“U”型。16:00之前，温度和露点在5℃(含)以上。16:00—01:00，两者基本维持在3～4 ℃，而这时间段也正是宁波机场大雾发生的阶段，与大雾发生前相比，温度和露点均下降2～3 ℃，辐射降温较为明显。01:00之后，下垫面增温，本场温度和露点开始直线上升，每小时升温近2 ℃。由于前期能见度较差，当T=6℃时，本场测得主

导能见度仍为700 m，而到T=8 ℃时，能见度已跃到2500 m。气象上，温度露点差(T-Td)的意义是用来衡量湿度的参量，温度露点差越大，表示湿度越小；反之，则湿度越大。通常以(T-Td)≤2 ℃的区域作为饱和区，并取(T-Td)≤4～5 ℃作为湿区。从图中可知，温度露点差在整个时间段内均为0 ℃，本场一直处于饱和区；另一方面，宁波机场自观系统(AWOS)测得的相对湿度也达到100%饱和。主要原因可能由于前期的不断降水和高空西南气流对水汽的输送。

图3 2015年12月25日12:00—26日03:00温度和露点演变图

2.2 风向风速演变

表1是风向和风速随时间的演变实况。由表可知，大雾发生(16:37UTC)前，风速较小，普遍只有0～1 m/s，风向变化较大。大雾发展过程中，风速也一直比较小，维持在0～1 m/s，而风向基本上在VRB和静风之间变动，符合此时的宁波机场正处于高压环流控制之下。在大雾消亡(02:15UTC)后的2～3 h，本场的风速不大，为1～2 m/s，风向为东南风(120°)和VRB，但其高空3层已均为西北气流，动量下传，冷空气逐渐渗透下来，大雾开始缓慢消散。这表明此次大雾过程的消亡机制，究其原因是由高层冷空气的渗透和地面风速缓慢加大造成的。

表1 风向和风速的演变

3 物理量诊断

3.1 温度平流场

25日06时是大雾发展的前期，宁波机场高空500 hPa以下呈现暖平流的输送(图4a)，这是高空3层均为一致的西南暖湿气流，且风速随高度逐步增大的结果，暖平流最大值位于600 hPa附近，其值为20×10-5K·s-1。12时系统过境，本场转为槽后西北气流，从图4b中看出，450 hPa到近地面层为冷平流控制，中心值分别为500 hPa的-30×10-5K·s-1和700 hPa的-20×10-5K·s-1。冷空气的扩散使得宁波机场的天况转为碧空，从而促使本场的辐射降温。在大雾的发生期间，从25日18时(图4c)和26日00时(图4d)可知，700 hPa以上为负温度平流控制，而700 hPa以下的温度平流很弱，其值接近于0，这与大雾期间中低空存在逆温层，大气层结稳定是相符的。

图4 2015年12月25—26日沿121.5°E经向温度平流(单位：10-5K·s-1)垂直剖面图

3.2 涡度和散度场

2015年12月25日18时的涡度场上可以看出，在29.5°N附近从近地面一直延伸到850 hPa上为0～6×10-5s-1的弱负涡度区，其大值中心位于950 hPa附近，负涡度对应的地面气流为辐散下沉气流，这说明弱下沉气流能保持近地层高水汽含量的大气不会向上空抬升扩散，较小的涡度值又说明气流不是在快速下沉，保证近地层气流的相对稳定，有利于雾的形成。另外在700～500 hPa本场上空对应的是正涡度区，这与t-lgp图上(图略)在850 hPa和700 hPa之间存在一逆温层相匹配的，其下是辐散下沉区，其上是辐合上升区。从同期的散度场看，在29.5°N附近上空正负散度场间隔相存，其强度比涡度场较弱，近地层也表现为弱辐散下沉区。

(a)涡度场(单位：10-5s-1);(b)散度场(单位：10-5s-1)图6 2015年12月25日18时沿121.5°E涡度场和散度场

4 结 论

通过对2015年12月26日凌晨宁波机场发生的一次大雾过程进行综合分析，得出以下几点：

1)前期的雨雾和高空西南急流的输送为此次大雾过程提供了充沛的水汽，而中低层槽后西北气流和地面的弱高压控制则提供了有利的天气背景条件。

2)大雾发生期间，温度露点差(t-td)一直小于2 ℃，本场处于湿度饱和区；另AWOS仪器显示相对湿度已达到100%极值。

3)大雾发生前和大雾过程中，风速较小，风向不稳定；大雾消亡时，高空3层均为西北气流，表明此过程的消亡机制，主因是由冷空气的渗透造成的。

4)中高层的冷平流入侵控制，使得宁波机场上空云系逐渐消散，天况转为碧空，致使本场地面辐射降温较为明显。

5)近地面层的负涡度表现为辐散下沉气流，能保持高水汽含量的大气不会向上空抬升扩散；而相对应的中高层是正涡度区，表明本场上空大气层结比较稳定。

[1] 何群.杭州萧山机场大雾初探[J].空中交通管理，2007(2):26-28.

[2] 刘开宇，王世权，刘贵萍，等.贵阳机场雾的气候统计分析[J].四川气象，2007(S1)：73-79.

[3] 樊琦，吴兑，范绍佳，等.广州地区冬季一次大雾的三维数值模拟研究[J].中山大学学报(自然科学版)，2003，42(1):84-86.

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

[5] 熊秋平，江元军，王强.北京一次浓雾过程的边界层结构及成因探讨[J].气象科技，2007，35(6):781-786.

[6] 李元平，梁爱民，张中锋，等.北京地区一次冬季平流雾过程数值模拟分析[J].云南大学学报，2007，29(2):167-172.

2016-04-21