保定市一次區域性大霧過程發生機理研究

常適 王志超 馬鴻青

摘要 本文利用常規觀測資料、FY-2衛星云圖資料、地面自動站觀測資料，運用天氣學診斷方法對2020年11月25日一次大霧天氣發生機理進行分析研究。首先借助衛星云圖從高低空影響系統、預報背景等方面分析霧的高低空形勢特征，其次分別研究物理量變化與大霧生成發展的關系，最終得出此次大霧過程的物理機制。

關鍵詞 霧;水汽;風;大氣穩定度

中圖分類號：P426.4

文獻標識碼：A

文章編號：2095-3305（2021）02-042-03

1實況

2020年11月24-25日，河北省中南部平原地區出現了一次大霧天氣過程（圖1），全市除淶源、阜平外均出現能見度不足500m的大霧天氣，有11個站點（保定、望都、安國、高陽、唐縣、順平、曲陽、涿州、徐水、蠡縣、滿城）能見度大于50m而不足200m，有2個站點（高碑店、易縣）能見度大于200m而不足500m。大霧的范圍較廣，強度較大。

選取保定、蠡縣、高陽3個站點分析其能見度隨時間變化曲線（圖2），此次大霧過程為輻射霧，霧的強度變化較快，24日下午到夜間受高空弱脊的影響，低層轉為偏南氣流，霧持續加重;25日上午隨著高空槽東移低層轉為偏北風，大霧開始減輕并逐漸消散。

2成因分析

2.1環流形勢

緯向環流背景下，850hPa以上短波槽濕度約為1096～40%，這種濕度較小的“干性”短波槽對華北地區大霧的發生、發展和維持均有重要作用。24日20：00，大霧開始的過程中，河北上空500hPa為西風環流，有短波槽東移。保定在500hPa上位于弱脊的控制中，以下沉氣流為主，天空狀況較好，夜間輻射降溫較為明顯;850hPa河北中南部為偏南氣流，北部為西北氣流，冀北地區有風場輻合，同時850hPa存在暖脊，且相對濕度偏低，存在較為明顯的干區;地面受反氣旋控制，以偏南氣流為主，有一分裂冷高壓中心位于內蒙古西部地區中部，華北平原地區位于冷高壓外圍冷鋒前，等壓線較為稀疏，冷空氣勢力較弱，有利于輻射霧的出現（圖3）。25日08：00，高空短波槽東移過境，850hPa干區及暖脊東移，11時地面轉為偏北氣流，受冷空氣和輻射共同影響，大霧趨于消散

2.2衛星資料分析

根據24日FY2衛星紅外云圖和可見光云圖資料對比分析可以看出，24日華北大部分地區上空晴朗無云，濕度條件較差，有利于底層霧區的形成與發展（圖4）。

2.3冷卻條件

溫度日較差的變化可定性描述地面輻射冷卻對大霧發生、發展、維持的重要作用，分析保定站和蠡縣站的氣溫目較差情況（表1）可以看出，23-24日兩站的氣溫日較差有比較明顯的增加，表明低層受反氣旋控制，天氣以晴為主，云量較少，有利于輻射冷卻，風以弱的偏南風為主，對大霧的形成和維持非常有利。25日氣溫日較差明顯減小，表明大霧生成后由于懸浮于空中的霧滴阻擋，到達地表的太陽輻射減弱使霧區最高溫度急劇下降。25日中午地面轉為偏北風且風速加大，大氣層結穩定被破壞，大霧趨于消散。

2.4風速條件

風力條件對霧的維持有一定的影響，從保定、蠡縣兩站的地面風速隨時間的變化來看，大霧發生之前河北風速基本在3～4m/s，25日凌晨00：00-04：00，兩站風速均有明顯的減小，大氣水平擴散能力減弱，有利于水汽、凝結核的聚集，有利于輻射霧的產生和維持。25日10：00之后，風速逐漸增大，同時太陽輻射增強，使大霧難以維持（圖5）。

2.5水汽條件

大霧的發生需要近地面有充足的水汽條件，由24日20：00填圖（圖6可以看出，華北平原北部地區溫度露點差在0℃～2℃，大部分地區的相對濕度達到90%以上，表明低層存在飽和的濕層，配合850hPa的相對干區形成了“上干下濕”的高低空配置，同時低空的干層有利于夜間的輻射降溫，使得近地面的空氣更容易達到飽和。

2.6大氣穩定條件

大霧生成前的時期，逆溫強度不高，850hPa以下吹的偏南風，但相對濕度較高，濕層較薄且主要集中在低層大氣。24日夜間地面的輻射冷卻作用使得逆溫層出現并發展阻礙了近地面層水汽和能量的向上交換，濕層更貼近近地面層，使得大氣的層結穩定性更好，溫濕條件得以較長時間維持（圖7）。

3結論

（1）本次過程符合輻射霧的特點主要出現在晴朗、微風、近地面、水汽比較充沛的夜間或早晨。隨著輻射的增強及地面風力的增大，輻射霧也會立即蒸發消散。

（2）過程前幾天連續的晴朗天氣為大霧的形成提供了有利的輻射條件。

（3）“上干下濕”的高底層配置為大霧的發生和維持提供了有利的水汽條件。

（4）地面氣壓梯度小，風力較弱且穩定，既有利于水汽輸送，又限制了強烈的垂直交換。

參考文獻

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責任編輯：黃艷飛