凌源地區(qū)低能見度特征分析與預(yù)報(bào)

李國銀++李明廣++郭玲

摘要 通過統(tǒng)計(jì)2005—2014年凌源地區(qū)的氣候資料，系統(tǒng)分析了凌源地區(qū)低能見度天氣的年際變化、年變化和日變化特點(diǎn)，歸納出了低能見度天氣地面、高空形勢特點(diǎn)，提出了出現(xiàn)低能見度的預(yù)報(bào)指標(biāo)，并對預(yù)報(bào)效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 低能見度；特征；天氣形勢；預(yù)報(bào)指標(biāo)；凌源地區(qū)

中圖分類號 P427.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）18-0240-02

凌源市地處遼西低山與丘陵地形區(qū)的中部，與河谷盆地相間排列，具有平行嶺谷地貌特征。城市工業(yè)發(fā)達(dá)，采礦、冶煉、軋材等每年產(chǎn)生大量的工業(yè)廢氣，另受汽車尾氣排放、居民用煤取暖等因素的影響，城市能見度的整體水平與其他城市相比明顯偏差。特別是近2年，霧霾天氣頻發(fā)，城市整體低能見度日數(shù)明顯增加，原來能見度在9：00就能達(dá)到2 km以上的天氣形勢，現(xiàn)在有時到12：00還達(dá)不到，以往好用的一些預(yù)報(bào)指標(biāo)指導(dǎo)意義下降。該文通過對2005—2014年凌源地區(qū)近10年各類氣象資料的統(tǒng)計(jì)，分≤1 km和1～2 km 2個層次詳細(xì)分析了其變化特征，總結(jié)歸納出現(xiàn)低能見度天氣的典型天氣形勢，提出新的預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)與預(yù)報(bào)指標(biāo)。

1 統(tǒng)計(jì)特征分析

低能見度天氣是指由于近地面大氣中懸浮的冰晶和水滴大量堆積而造成的水平能見度低于2 km的一種比較特殊的災(zāi)害性天氣[1]。低能見度天氣對人們出行、日常生活及經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)都產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，許多氣象工作者已經(jīng)開始對低能見度的成因進(jìn)行分析。王淑英等[2]分析了北京地區(qū)低能見度的氣候特征；焦建麗等[3]分析了鄭州市能見度的分布特征、變化規(guī)律及引起低能見度的氣象因子；周巧蘭等[4]分析了上海地區(qū)低能見度的季節(jié)、日變化特征以及影響低能見度的大氣因子。這些研究成果對于分析凌源地區(qū)低能見度天氣氣候規(guī)律，做好低能見度預(yù)報(bào)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。為準(zhǔn)確分析其特征，該文在資料統(tǒng)計(jì)時將低能見度又劃分為 ≤1 km和1～2 km 2個層次。

1.1 年際變化

1.1.1 ≤1 km能見度的年際變化。≤1 km的能見度近10年共出現(xiàn)296 d，出現(xiàn)的總概率為8.2%，其中前5年共出現(xiàn)134 d，占45.3%，后5年共出現(xiàn)162 d，占54.7%，后5年比前5年增加了約9.4%。

1.1.2 1～2 km能見度的年際變化。1～2 km的能見度近10年共出現(xiàn)445 d，出現(xiàn)的總概率為12.2%。其中，前5年共出現(xiàn)191 d，占42.9%；后5年共出現(xiàn)254 d，占57.1%，后5年比前5年增加了約14.2%。

1.2 年變化

1.2.1 ≤1 km能見度的年變化。從圖1可以看出，≤1 km能見度12月和翌年1月出現(xiàn)較多，其中1月出現(xiàn)最多，達(dá)到65 d，12月次之。11月至翌年3月出現(xiàn)日數(shù)占全年出現(xiàn)總?cè)諗?shù)的73.9%，4—10月出現(xiàn)相對較少。

1.2.2 1～2 km能見度的年變化。從圖2可以看出，1～2 km低能見度12月和翌年1月仍然出現(xiàn)較多，其中1月出現(xiàn)最多，10年共出現(xiàn)86 d。11月至翌年3月出現(xiàn)日數(shù)占全年出現(xiàn)總?cè)諗?shù)的63.9%，其中4—6月出現(xiàn)最少。

1.3 日變化特征

依據(jù)逐時段觀測記錄統(tǒng)計(jì)表明：出現(xiàn)≤2 km低能見度時，能見度的日變化非常明顯，呈現(xiàn)兩峰兩谷型，6：00—9：00與17：00—19：00為波谷，23：00至翌日2：00與14：00—16：00為波峰（圖3）。一般情況下，≤2 km低能見度多出現(xiàn)在5：00—6：00前后，日出后7：00—8：00能見度達(dá)到最低，在日出后輻射增溫和大氣湍流作用的影響下，逆溫層易遭到破壞，造成風(fēng)向變化和風(fēng)速增大，霧霾逐漸消散，且大多消散于10：00前后，在當(dāng)日入夜前后又出現(xiàn)2次上煙霧情況。

2 低能見度天氣形勢

2.1 高空形勢

西伯利亞及蒙古上空常受高壓脊控制，庫頁島及日本海的上空則為低壓槽，同時，在威海至烏拉爾山一帶始終維持著一個較深厚的低壓槽并伴有冷中心。遼西地區(qū)高空受東亞大槽后部和貝加爾湖高壓脊前部的西北氣流控制，時常受冷空氣侵襲，而這些冷空氣的存在恰恰為本站低能見度的出現(xiàn)提供了充足的冷卻條件。

2.2 地面形勢

通過近10年的資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在≤2 km能見度條件下，主要有以下5類典型天氣形勢：移動性高壓型、均壓場型、長白山小高壓型、地形槽型和氣旋前部型[1]。其中移動性高壓型出現(xiàn)最多，占29.5%，均壓場型出現(xiàn)次之，占21.1%，氣旋前部型出現(xiàn)最少，僅占14.7%。

2.2.1 移動性高壓型。在地面天氣圖上40°N以北為高壓，高壓中心位于內(nèi)蒙附近的45°N地區(qū)，未來向偏東方向移動，一般會到達(dá)長白山或中朝邊境地區(qū)。在該種天氣形勢下，凌源地區(qū)一般處于高壓中心或底部，維持風(fēng)速較小的東南風(fēng)或偏東風(fēng)，致使生成的霧霾濃度較大，夜間能見度轉(zhuǎn)壞的時間較早，但持續(xù)時間不長。

2.2.2 均壓場型。遼西地區(qū)的氣壓場呈鞍型，地面天氣圖上本站處于均壓場中，周圍氣壓梯度較弱，地面風(fēng)速小，風(fēng)向不固定，在此種形勢下，本站最有利于上煙，如果入夜后相對濕度大于80%，22：00后出現(xiàn)輻射霧的可能性非常大。

2.2.3 長白山小高壓型。地面圖上蒙古地區(qū)為一完整高壓，松遼平原為地形槽。在入夜后，由于山地的輻射冷卻作用，長白山小高壓形成，本站風(fēng)向多為偏東或東南，且風(fēng)速多在1～3 m/s，霧霾天氣隨之出現(xiàn)，能見度在1～2 h后會迅速降低。

2.2.4 地形槽型。地面圖上蒙古高壓脊伸向遼西地區(qū)，但并未分裂成小高壓中心，松遼平原形成地形槽。由于梯度較弱，長白山雖無小高壓存在，但亦為相對脊區(qū)，本站易吹地方性東風(fēng)或東南風(fēng)，特別有利于霧霾生成，造成低能見度天氣。

2.2.5 氣旋前部型。在歐亞地面天氣圖上，高壓中心在蒙古西部，河套及其西北地區(qū)為高壓。低壓帶自東北或華北向西延伸，氣旋中心在內(nèi)蒙以東、45°N以北，本區(qū)處在低壓帶中，地面到高空以偏南氣流為主，有利于暖濕空氣的輸送。此時，無論是鋒后的高壓，還是與冷鋒配合的低壓都比較弱，鋒后3 h變壓常小于2 hPa，當(dāng)鋒面逼近時，本站受鋒面逆溫影響，常產(chǎn)生鋒前大霧。endprint

3 低能見度出現(xiàn)的條件及預(yù)報(bào)指標(biāo)

3.1 出現(xiàn)條件

3.1.1 風(fēng)的條件。微風(fēng)（1～3 m/s）或者弱的偏南風(fēng)、偏東風(fēng)為霧霾的形成提供了有利條件，尤其是針對本站所處獨(dú)特的地理位置，風(fēng)的條件往往成為出現(xiàn)低能見度天氣的決定因素。

3.1.2 層結(jié)條件。大氣層結(jié)穩(wěn)定程度的重要特征表現(xiàn)為霧霾天氣。當(dāng)近地面層結(jié)穩(wěn)定或有逆溫層存在時，對塵埃雜質(zhì)或水汽的聚集有利，易形成霧霾。

3.1.3 水汽條件。當(dāng)空氣濕度越大，水汽充足或濕度層較厚時對低能見度天氣的形成非常有利。

3.1.4 冷卻條件。晴空輻射冷卻或弱冷空氣影響是形成低能見度天氣的必要條件。

3.2 預(yù)報(bào)指標(biāo)

3.2.1 大氣穩(wěn)定度。大氣穩(wěn)定度是預(yù)報(bào)低能見度首先要考慮的因子。當(dāng)溫度對數(shù)壓力圖上表現(xiàn)為低空（一般在1 000 m以下）出現(xiàn)逆溫層，且2：00氣溫t02與低空（以850 hPa為準(zhǔn)）氣溫t850滿足t02-t850≤-1.5 ℃時，可預(yù)報(bào)有霧生成。逆溫層的存在直接決定著霧霾的生成與消散，逆溫層越厚，霧霾持續(xù)時間越長，越不易消散，當(dāng)逆溫層遭到破壞1～2 h后，霧霾才逐漸消散。

3.2.2 風(fēng)向風(fēng)速。從地面控制系統(tǒng)來看，出現(xiàn)低能見度時，地面多為偏東或東南風(fēng)，風(fēng)速一般為1～3 m/s。當(dāng)本站風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏西或偏北，風(fēng)速大于4 m/s且有持續(xù)增加的趨勢時即表明此次天氣過程即將結(jié)束。而從高空風(fēng)場來看，在500、700 hPa高度上，當(dāng)高空垂直風(fēng)切變較大時，由于高空動量下傳的影響，地面風(fēng)速逐漸加大，也預(yù)示著低能見度天氣的結(jié)束。

3.2.3 水汽和濕度條件。一般14：00后相對濕度大于60%，則易在次日凌晨形成輻射霧，但持續(xù)時間短，濃度較小。18：00后相對濕度大于80%且有持續(xù)增大趨勢時，則未來24 h內(nèi)形成濃霧的可能性較大。高空形勢方面，當(dāng)預(yù)報(bào)無降水且高空（700、500 hPa）相對濕度大于25%、低空（850 hPa）相對濕度大于35%時，易出現(xiàn)輕霧天氣；而當(dāng)預(yù)報(bào)有降水且高空相對濕度大于30%、低空相對濕度大于60%時，易出現(xiàn)大霧天氣。

4 結(jié)論

利用近10年本站觀測資料對上述預(yù)報(bào)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明：大氣穩(wěn)定度預(yù)報(bào)指標(biāo)的歷史概括率為78.3%，水汽與濕度預(yù)報(bào)指標(biāo)的歷史概括率為85.2%，而風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)指標(biāo)的歷史概括率最高，達(dá)到86.9%，10年平均歷史概括率為83.5%。由此可見，依據(jù)以上確立的預(yù)報(bào)指標(biāo)對低能見度預(yù)報(bào)的可操作性較強(qiáng)[5-7]。

5 參考文獻(xiàn)

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[3] 焦建麗，周志剛，王軍.鄭州市低能見度的統(tǒng)計(jì)分析[C]//中國氣象學(xué)會，2008年年會：城市氣象與城市可持續(xù)發(fā)展分會場論文集，北京：[出版者不詳]，2008：194-197.

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