周文 余晨
摘要:利用芒市机场逐小时观测数据和Micaps资料对两次辐射雾过程进行对比分析,探讨芒市机场冬季辐射雾的生消机制。分析发现逆温层的建立与否是辐射雾生成的关键;低云的存在对辐射雾的维持起到重要作用。辐射雾的消散不仅受温度上升影响,还要考虑逆温层的消失的影响因素。
关键词:辐射雾;低云;逆温层;大气环流;芒市机场
1气候背景
德宏芒市机场海拔877m,属于亚热带季风气候,全年温热湿润,旱季、雨季分明,雨热同季。5-10月集中了全年降水量的85%-88%,11-4月降水量仅占全年降水量的12%-15%。
雷暴和冬季辐射雾为芒市机场主要的灾害性天气。年平均雷暴天数为61.8d,主要集中在4-10月。雾日从9月开始增加,12月达到峰值,之后逐渐减少,次年5月消失。《芒市机场气候志》对2006~2015年的气象统计得出,芒市机场雾日集中在11月至次年1月,期间平均出现雾日数为12.5、17.2、14.2d。
2过程描述
2016年1月27~29日,受南支槽过境的影响(图1),云南自西向东出现一轮降水过程,27日主要的降水区在滇西、滇西北。芒市站观测到的降水量达到19mm。27日夜间开始,南支槽向东移出芒市,芒市机场分别在28、29日的凌晨到上午观测到两次辐射雾生消过程。从表1、表2可看出,28、29日在04:00开始人工观测时已经有轻雾,并且能见度呈逐渐下降的趋势。
28日凌晨,由于前夜降水过后水汽充足,辐射雾生成的同时伴随有低云的产生;低云的不断增厚既阻挡了近地面向天空的逆辐射,同时云层中水汽凝结释放潜热有利逆温层的保持和发展,所以低云的形成对辐射雾的形成起到促进作用。从05:09开始能见度降到800m以下,并伴有低云,云底高60m。07:00低云笼罩整个天空,与雾连成一片,能见度也降到200m。09:00能见度逐渐上升,09:24低云云量减少,云底高也缓慢抬升,能见度600m,此时温度上升了1℃。直到09:50能见度上升到800m。能见度低于800m的时间长达5h。
29日能见度经历了先下降后升高,再下降再升高的过程。04:00开始观测时能见度是3000m,05:00下降到1200m,06:00上升到1800m,然后逐渐又下降。08:18降到了600m,并且始终没有出现低云,维持了不到半小时之后于08:49上升到1200m,之后逐渐上升。可以看出,当天的能见度在日出前后达到了最低值,但是没有生成持续性的雾。
3实况分析
3.1 大气环流形势分析
2016年1月26日500hPa(图1a)天气图上,从青藏高原南部到孟加拉湾为南支槽;27日(图1b),南支槽过境芒市机场,观测到两次降雨过程;28日(图1c),南支槽位于滇东地区,芒市所在的整个滇西为槽后西偏北气流,属于Ⅱ-1低槽过境西北气流型;至29日(图1d),南支槽移到两广,从青藏高原到云南为偏北气流,大气环流转换为Ⅱ-2单纯偏北气流型。
28日500hpa属于低槽过境西北气流型,29日属于单纯偏北气流型,两种大气环流形势均有利于辐射雾生成,而单纯的偏北气流带来的降温更明显;从温度对比图(图4b)也能看出从凌晨到日出前29日的温度要比28日同时刻的温度要低。
3.2探空资料分析
选取位于芒市机场正北方位,直线距离约70km的腾冲站探空资料做分析。
26日、27日受槽前西南氣流控制(图2a、图2b),从T-logP图上(图略),600hPa以下温度线与露点线距离较近,水汽充足。28日08:00槽过境以后,700hPa以下温度线与露点线距离较近,水汽充足,在近地面层存在逆温,有利辐射雾的生成。29日08:00逆温层依然存在,除了近地面露点线靠近温度线,在逆温层的一半高度开始露点线迅速远离温度线,可见近地面层水汽已经明显减少;700hPa高度由较强的西风转换为较弱的西北风。
由于海拔的差异,腾冲站的地面温度要比芒市机场低3-5℃。28日与29日均有逆温存在,满足辐射雾生成的基本条件,28日低层水汽充足,可以为生成雾提供源源不断的水汽来源;29日逆温层更明显,可是水汽条件不足,因此当辐射雾生成之后不能持续提供维持雾所需要的大量水汽。
3.3 地面气象要素分析
①地面温度:从凌晨到正午时段内能见度曲线(图略)与温度曲线(图略)的走势基本一致,凌晨开始逐渐下降,到日出前达到最低值,然后逐渐上升。温度降低,水汽开始凝结,能见度降低;温度升高,雾滴开始消散,能见度上升。能见度曲线与温度曲线体现了较好的正相关。
28日04:00开始温度稳定在7℃,05:00至06:00温度却有小幅上升了1℃,此时能见度却急剧下降。07:00又下降到7℃,之后温度变化幅度较小,日出以后有增温趋势也保持在1℃/h,直到11:00以后才开始明显增温。
从28日、29日温度曲线做对比可以看出:28日的温度曲线较平缓,在凌晨到日出前这段时间内变化比较小;29日凌晨到日出前的降温更明显,与28日对比最大温度差达到了5℃。而日出以后增温幅度达到3℃/h,但较大的温差不利雾的形成。
②相对湿度:28、29日从夜间开始到雾消散,相对湿度都维持在95%左右(图略),潮湿的空气提供了充足的水汽,为辐射雾形成奠定了基本条件。
③风向风速:28日、29日风向均为不定风向,白天风速在3m/s以内,夜间风速维持在静风或2m/s以内的微风(图略),微风有利于水汽向空中输送,又不至于使垂直交换强烈,有利雾的形成。
④气压:气压较为稳定,地面为均压场,24h气压差在2hPa以内。
⑤云量:28日05时之前云量少于4,29日天空无云。辐射雾形成之前,较少的云有利于地面辐射冷却,有利于水汽凝结。辐射雾形成之后,低云的形成对辐射雾的维持起到促进作用。
参考文献
[1] 郭荣芬,鲁亚斌,海云莎. 云南辐射雾的气候分布特征及天气成因[J]. 气象科技,2008,36(3):281-288.
[2] 刘小宁,张洪政,李庆祥,等. 我国大雾的气候特征及变化初步解释[J]. 应用气象学报,2005,16(2):220-229.