低能见度天气过程特征分析

张思

摘 要 利用NCEP再分析资料及常规观测、探测资料，对2018年5月31日～6月1日武汉天河机场碎雾天气引起的低能见度进行了统计分析，并对相关天气形势及物理量进行诊断分析，总结了春夏换季时节非典型低能见度天气条件下实时的观测新思路。结果表明，此次由碎雾演变成大雾的天气过程中，能见度与RVR、MOR呈正相关，并与风场、逆温层、风向风速等都有密切关系。碎雾对机场的正常运行造成了严重影响，它的分布不均，变化速度快等特征让准确预报和实时观测变得困难，同时也严重影响飞机的飞行安全，造成航班的大面积延误和取消。本文的总结分析将对今后碎雾转大雾天气的预报保障及实时观测有一定的指示作用。

关键词 碎雾;能见度;天气分析;物理量诊断

引言

武汉天河机场位于亚欧大陆东部的亚热带区域，属亚热带湿润季风气候，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风。其位于江汉平原东部，地处东经114.45°，北纬30.78°。受地形影响及气候条件影响，武汉机场春夏季雷雨是影响飞行的主要天气，秋冬季极易形成辐射雾，大雾成为影响秋冬季飛行的主要天气。而本次由碎雾影响的低能见度天气出现在春夏换季时节，较往年发生时间明显有所提前，所以做好非典型季节下的天气预报和观测，成为武汉机场越来越关注的重点之一。

碎雾（BCFG）即散片状雾，在雾中能见度<1000米，雾外能见度≥1000米，雾扩展到离地≥2米高度。本文选择了对2018年6月1日凌晨2点发生的持续时间约8小时的碎雾转成浓雾天气过程进行分析。碎雾天气是民航气象中的一种视程障碍现象，它与地方气象中的大雾天气不同，碎雾（BCFG）只出现于民航气象中。当出现碎雾天气现象时，主导能见度的观测不受其影响，但碎雾的生消影响部分区域的能见度，由于它变化速度快，规律性不明显，加之研究资料少等原因，对碎雾的准确预报和实时观测一直是气象服务工作中的难点。本文拟从近地面的天气要素对碎雾天气过程进行分析，以期得到一些有益的启示。

1资料及统计方法

本文利用NCEP、NCAR（2.5°*2.5°）再分析资料，《民航地面气象观测薄》（例行）的观测记录资料，自观气象观测系统数据，探空资料，选择各重要天气相应数据，对发生在2018年春夏换季时节武汉机场的一次碎雾转大雾天气过程进行了气象要素特征统计分析和物理量诊断分析，研究其变化规律、大气背景及生消条件，以期揭示此次碎雾过程的形成、维持和消散原因，为武汉天河机场的碎雾天气分析和预报预警提供一定参考。资料统计时间均为世界时。

22018年5月31日—6月1日碎雾转大雾的统计特征分析

2.1 天气过程简述

2018年5月31日～6月1日，武汉机场出现了一次持续时间约8小时的碎雾转成浓雾的天气过程。从17：45（UTC，下同）时开始机场东跑道北头出现了散片状雾，主导能见度开始下降至1200米，一分钟MOR数值为700米。22点30分，东跑道最大航空能见度降至600米，触发低能见度运行程序启动标准。23点00分，跑道能见度一度降至300米，武汉塔台宣布启动低能见度运行程序。00点50分，机场浓雾渐渐消散，本次低能见度运行保障结束。此次天气过程中，最低能见度达到150米[1]。

2.2 实况能见度的演变特征

此次碎雾转大雾天气过程中两条跑道的端点能见度逐时演变图，5月31日17：45时，22L端的能见度降至900米，而同跑道的其他两个点MID2、04R的能见度分别为2900米、2400米，均在标准以上。西跑道各点能见度为04L（1100米），MID1（2100米），22R（1400米），由此，碎雾是起于东跑道北头（22L）。接着，22：30之前，双跑道六个点的能见度数值变化大，且骤升骤降。20：30时，R22L的能见度低至300米，MID2为1000米，而04R为4000米，西跑道三个点的能见度均在1500米以上。22：30以后，跑道六个点的能见度均降至1000米以下，散片状碎雾转变成大雾。

2.3 端点能见度、跑道视程（RVR）、MOR的实况变化对比

由图3可以看出，R04L端点能见度、跑道视程及MOR呈正相关（其他五个点同），由此可知，对于机场能见度的实时观测，在人工观测和器测相结合的前提下，也可以适当参考跑道视程（RVR）和气象光学视程（MOR）的数值变化[2]。

2.4 风场的变化特征

分析风场连续变化，由碎雾转大雾期间，风速变化范围是1～3米/秒，6月1日00：00之后，风速升至4米/秒，大雾逐渐消散。风向由偏北风逐渐转为偏东风控制。由此可见，形成辐射雾条件之一是微风，风速范围在1～3米/秒[3]。

3天气形势分析（环流形势特征）

从500hpa高空形势场看（图略），东亚处于两槽一脊的环流场中，前期武汉地区位于低压槽中，带来降水天气，随着槽脊系统的东移，武汉地区于夜间转受高压脊控制，变为晴朗少云天气，天空打开，在地面形成了强烈的辐射降温，近地层水汽冷却凝结析出，形成大雾天气。从地面气压场分布图分析，武汉地区夜间受冷高压中心控制，气压梯度较小，近地面风速较小。高层高压脊，地面冷高压，这种稳定的环流形势能促进稳定层结的维持，便于地面长波辐射降温，十分有利于大雾的形成和维持[4]。

4探空形势分析

分析大雾发生前期和维持期间探空资料的温度廓线，逆温层有一个下沉至地面的过程，且十分稳定。从动力稳定度指数来看，K指数由26减小到16，表明大气层结稳定度显著增强，不利于对流的发生[5]。

5大雾生消物理量诊断分析

5.1 热力条件

由假相当位温图分析可知，5月31日18：00UTC-6月1日00：00UTC，在1000Hpa-925Hpa等压面之间，>0，假相当位温随高度升高而增大，是稳定的。6月1日00：00UTC-13：00UTC，<0，大气开始出现不稳定，逆温层遭到破坏，大雾逐步消散[6-8]。

5.2 动力条件

从散度的时空演变图可知，整个大雾期间，1000Hpa-925Hpa均为弱的辐散，以下沉气流为主，有利于逆温层的向上发展。6月1日00：00UTC后，辐散强度加强并向高处发展，逆温层被破坏，大雾发展和维持所需水汽无法聚集，雾消散。垂直速度场与散度场类似[9]。

5.3 水汽条件

雾的形成需要水汽达到饱和状态产生凝结，达到饱和状态有两种过程，一种是增湿，另一种是冷却。从水汽通量散度图可以发现，大雾消散前低层都是水汽通量辐合，这个辐合过程有利于大量水汽的集聚，为雾的维持提供充足水汽条件。6月1日02：00UTC以后，辐合开始减弱，大雾逐渐消散[10]。

6结束语

本文对2018年5月31日～6月1日武汉天河机场碎雾转大雾引起的低能见度天气过程进行统计分析与物理量诊断分析相结合，综合各端点能见度、RVR、MOR、风场等要素的变化进行统计分析，同时从分析天气形势背景出发，对假相当位温、散度、垂直速度、水汽通量散度等物理量进行了诊断分析，研究得出：

（1）随着近些年气候的变化，大雾天气相较往年发生时间明显有所提前，发生的天气形势也较难把握，因此做好非典型季节下大雾天气的准确预报和实时观测应当加强关注;

（2）碎雾天气是有别于地方气象的一种视程障碍现象，它局地性明显，变化速度快，但也有一定的规律可循，由碎雾引起的区域性低能见度和RVR、MOR的变化呈正相关，并与风场变化有较好的对应关系，可做一定的参考;

（3）由碎雾转大雾引起的低能见度天气，其天气形势场、温湿场、风场及逆温层结构、生消机制与一般大雾性天气有相似之处，可进行对比研究，为复杂天气下飞行保障提供更多依据。

参考文献

[1] 何力富，陈涛，毛卫星.华北平原一次持续性大雾过程的成因分析[J].热带气象学报，2006，22（4）：340-350.

[2] 朱乾根，林景瑞，寿绍文.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，1981：410-414.

[3] 李江波，沈桐立，侯瑞钦，等.华北平原一次大雾天气的数值模拟研究[J].气象，2009，20（1）：28-35.

[4] 康志明，尤红，郭文华，等.2004年冬季华北平原持续大雾天气的诊断分析[J].气象，2005，31（12）：51-56.

[5] 李子华.中国近四十年来雾的研究[J].气象学报，2001，59（5）：616-624.

[6] 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.

[7] 包云轩，丁秋翼，袁成松，等.沪宁高速公路一次复杂性大雾过程的数值模拟试验[J]大氣科学，2013，37（1）：67-78.

[8] 宋润田，金永利.一次平流雾边界层风场和温度场特征及其逆温控制因子的分析[J].热带气象学报，2001，17（4）：443-451.

[9] 董希剑，雷恒池，胡朝霞，等.北京及其周边地区一次大雾的数值模拟及诊断分析[J].气候与环境研究，2006，11（2）：175-184.

[10] 李元平，梁爱明，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（自然科学版），2007，29（2）：167-172.