呼和浩特白塔国际机场一次连续出现的大雾天气分析

薛 晶

民航内蒙古空管分局 内蒙古 呼和浩特010010

引言

雾是悬浮于近地面气层中水汽凝结成水滴或冰晶使水平能见度小于1Km 的天气现象。边界层的结构对雾的形成有着重要的影响,边界层各要素之间的相互影响对雾的形成起到了决定性的作用。李子华等发现逆温层的存在对水汽累积有重要影响,可以促进雾的形成和发展。濮梅娟等研究发现源源不断的水汽输送是雾持续和增强的重要因素。江玉华等分析北京一次平流辐射雾后发现,深厚稳定的层结、更大降温梯度、强劲和持续的低空暖湿气流辐合等条件易造成雾的持续及发展。本文通过对2020年1月28日至1月31日环流背景及水汽条件的分析,探讨此次连续发生的大雾天气产生的原因。

1 天气实况

受静稳形势影响,自2020年1月28日起,呼和浩特白塔国际机场(以下简称本场)出现持续雾霾天气,能见度在5 Km 以下,自28日中午11:00(北京时,下同),能见度迅速下降至700米,出现冻雾天气,之后维持在1000米左右;29日凌晨01:00开始能见度降至300米,并持续冻雾天气,最低降至150米,11:00之后开始转好,维持在1-4 Km;30日凌晨,能见度再度下降至800米,最低达200米,11:00后能见度逐渐上升至1-3Km;31日5:00前后,本场再度出现冻雾天气,能见度100-300米,当日11:00前后转好至1-2Km,其中29日、30日、31日的冻雾天气过程均伴有冷凝降雪。整个天气过程于1日白天在弱冷空气的影响下结束。从图1可以看出,除28日白天就出现大雾天气外,其余几日大雾天气均出现在凌晨02时-上午10时前后,能见度均低于500 m。

图1 2020年1月28日-31日能见度实况

2 大尺度环流背景

2020年1月28日-31日,500hPa形势图上(图略),本场处于气旋后部东北气流控制,有弱槽脊活动,气旋中心位于华北地区东部,京津冀一带;在华北地区北部形成一条自渤海至河套地区中部的高速水汽输送带,为此次连续出现的大雾天气提供了充足的水汽。气旋缓慢东移南下,31日20时开始500hPa逐渐转为较强西北气流控制,至1日白天冷空气开始影响本场,本场大雾天气结束;在低层850hPa图上本场处于弱低压槽前部,并有弱暖温度脊配合,低层受暖平流的影响,有利于地面弱冷气团变性减弱,也有利于低层逆温层的形成。此次天气过程持续期间,低层形势稳定,变化不大,为此次连日大雾天气的形成提供了较好的层结条件。由地面形势场可以看到,自28日08时开始,本场北部为大范围的高压区,高压中心位于外蒙北部,随着冷空气逐渐缓慢南压,华北地区东部处于气旋后部,水汽随气旋后部的东北气流不断输送至河套地区,有利于饱和水汽条件的形成,气旋东移缓慢,本场处于高低压过渡区域内的大范围均压场中,风场较弱,也是此次天气过程的形成=的有利条件。直至1日白天,冷高压前部到达本场,受弱冷空气的影响,此次天气过程结束。

3 雾过程的水汽输送特征

本文采用NCEP1°×1°再分析资料,对此次大雾天气生消过程中比湿和水汽通量散度的演变情况进行分析。

(1)比湿分析。从2020年1月28日-31日雾过程中925h Pa高度各时刻比湿分布(图略)。可知1月28日11时,本场开始出现大雾天气,能见度降至700 m,此时近地面层比湿达到2.7g·kg-1,空中水汽含量充沛,自29日凌晨至31 日早上,本场大雾发生时,近地面层比湿均在1.2-1.8g·kg-1;31日日出后,雾含水量开始呈减小趋势,当比湿开始降低至0.9g·kg-1时,能见度开始逐渐好转,至31日10时后能见度上升至1000 m以上,大雾天气过程结束。可以看出,此次连续出现的大雾天气发生时近地面层比湿均较高,水汽条件较好,时此次天气过程持续时间较长的重要条件,而比湿等于0.9g·kg-1是此次大雾消散的一个阈值,当近地面层比湿降至

0.9 g·kg-1时,本场大雾开始消散,天气过程结束。

(2)水汽通量散度分析。从2020年1月28-31日雾过程925hPa高度几个时次的水汽通量散度分布(图略)。可知28日14时,本场所处的河套地区东北部925hPa水汽通量散度为负值区,中心值为达-4×10-6g·s-1·c m-2·hPa-1,河套地区中部及河北西北部为明显的正值区,在本场上空形成明显的水汽辐合区;大雾天气持续期间,低层水汽均呈明显辐合形势并逐渐减弱至1日08时前后,河套地区东北部水汽通量散度达到0×10-6g·s-1·c m-2·h Pa-1,水汽开始呈弱的辐散形势。对比水汽辐合辐散和雾过程来看,低空水汽辐合对应着雾的形成、雾的发展以及雾的维持,低空水汽辐散则加快了雾的消亡。可以看出持续的水汽辐合是此次连续出现的大雾天气产生的重要条件。

4 结论

通过对2020年1月28日-31日呼和浩特白塔国际机场发生的一次连续出现的大雾天气的环流背景进行分析,并结合NCEP再分析资料、物理量场等,研究发现:

(1)这次大雾天气出现在一个静稳形势中,边界层维持一个深厚的稳定结构,在雾形成前期利于低层水汽聚集,雾形成后又抑制水汽的扩散,利于雾体的不断发展和长时间维持;

(2)大雾天气维持过程中水汽辐合辐散和雾的发展有着很好的对应关系。这次雾过程中长时间低层水汽通量散度呈负值,低层辐合利于水汽的不断聚集,时这次大雾天气连续出现的重要条件。雾后期的低空水汽辐散又加快了雾的消亡。