吉安一次持續性平流輻射大霧天氣成因分析

周永生

摘要采用Micaps 3.1資料、贛州探空資料、宜春風廓線（WPRD，60 min）風場產品以及吉安自動觀測系統資料，分析2012年11月18—19日吉安一次持續性平流輻射大霧天氣過程的大尺度天氣背景、動力和熱力結構特征及其演變等，揭示了這次平流輻射大霧過程的形成和維持機制。結果表明，這是冷暖平流在有利條件下經過輻射冷卻后形成的平流輻射霧。在有利的大尺度背景條件下，暖平流移動到冷的下墊面和冷平流移向較暖的近地層，同時地表凈輻射進一步加強近地層冷卻，是此次大霧過程的觸發和加強機制。特殊的溫度場結構增加了低層暖濕空氣和下墊面之間的溫差，近地層至低層弱的輻合和垂直上升運動有助于小風的維持和穩定；充足的水汽為大霧長時間維持提供了有利條件。近地層風速增大和低層逆溫層、濕度層消失是這次連續性平流輻射霧消散的主要原因。

關鍵詞平流輻射大霧；環流形勢；動力條件；熱力條件；成因

中圖分類號S161.5文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）08-0195-05

Analysis on the Cause of A Continuous Advection Radiation Fog in Jian

ZHOU Yongsheng（Jian Meteorological Observatory， Jian，Jiangxi 343000）

AbstractUsing Micaps 3.1 data， sounding data in Ganzhou， wind profile （WPRD） （60 min） wind farm products of Yichun and automatic observation system data of Jian，the synoptic background， dynamic and thermal structure characteristics and evolution of the persistent advection radiation fog weather process in Jian from November 18 to 19 in 2012 were analyzed，the mechanism of formation and maintenance of the advection radiation fog was revealed.The results showed that this was the advection radiation fog formed by the warm and cold advection under favorable conditions after radiation cooling.In the large scale background under the favorable conditions， the warm advection moved to the surface of cold and cold advection moved to warmer surface layer， and the surface net radiation to further strengthened the ground cooling， the fog process was triggered and strengthening mechanism.The special temperature field structure increased the temperature difference between the warm air of the lower layer and surface.The weak convergence and vertical motion of the surface layer to the lower layer helped to maintain and stabilize of the wind.Sufficient water vapor provided a favorable condition for heavy fog for a long time.The main reason for the continuous advection radiation fog dissipation was the increase of the wind velocity near the surface layer and the disappearance of the low temperature inversion layer and the humidity layer.

Key wordsAdvection radiation fog；Circulation situation；Dynamic condition；Thermodynamic condition；Cause

大霧是一種災害性天氣，學者們研究發現了不同地區大霧過程的氣候規律及大尺度背景條件的差異[1-4]，并在物理特征或天氣學成因方面分析出溫度場、濕度場和風場的中小尺度結構[5]。近年來，利用數值模擬方法對大范圍持續性霧的分析和模擬，加深了人們對大霧邊界層結構的了解[6]。學者們往往先從大霧出現的2種主要形式，即輻射霧和平流霧進行分析，分別對當地的輻射霧或平流霧進行研究，得出了較好的預報思路[7-8]。輻射霧一般在深夜或清晨形成，日出前后達到最大強度，以后隨氣溫的增高和亂流的增強逐漸變淡消散；平流霧在一日之中任何時刻都可能出現，適宜的風向、風速是形成平流霧的重要條件。平流霧形成時間具有很強的地方性特點，而其消散的預報則與輻射霧有共同之處，即地面增溫或風速加大，穩定層被抬升或破壞。此外，流場改變、暖濕平流終止也是霧消散的重要因素[9-10]。

秋冬季節是吉安大霧多發時段。頻繁發生的大霧天氣給交通、農業生產和人們身體健康帶來巨大的危害，因此，開展霧的預報研究工作對于保障交通運輸的安全和人們身體健康有很重要的意義。2012年11月18—19日吉安連續2 d出現了近5年以來持續時間最長、強度最強、范圍最廣的大霧天氣，造成了吉安境內多條高速公路較長時間的封閉，鐵路、航運受到較大影響。筆者利用Micaps 3.1資料、贛州探空資料、宜春風廓線（WPRD，60 min）風場產品以及吉安自動觀測系統資料，從環流形勢、動力和熱力條件方面分析了此次平流輻射大霧過程的形成和維持機制。

1大霧天氣概況

11月18日04∶46吉安永豐首先出現了大霧，能見度600 m。隨后到08∶00，泰和、安福、新干、寧岡、萬安、吉安縣、吉水、峽江相繼出現了大霧，能見度都≤800 m，其中，泰和、新干、寧岡出現了濃霧，永豐、吉安縣加強為濃霧（200 m<能見度≤500 m），安福、吉水、萬安出現強濃霧（能見度≤200 m）。萬安出現了全市最濃的大霧天氣（能見度為60 m ）。大霧從18日04∶46延續至13∶20才逐漸消散。

11月19日早晨吉安又出現了大霧天氣，且出現時間更早、強度更強、范圍更大。19日03∶02永豐首先出現能見度為800 m的大霧。隨后到08∶00，吉安縣、泰和、永新、寧岡、新干、安福、吉水、峽江、萬安出現了大霧。其中，泰和、永新、寧岡、峽江出現了濃霧，吉安縣加強為濃霧（200 m<能見度≤500 m），新干、安福、吉水、萬安出現了強濃霧，永豐加強為強濃霧（能見度≤200 m）。19 日14∶00才消散，新干、峽江16∶20才消散。

2大尺度環流形勢分析

2.1500 hPa形勢

11月17日20∶00（圖1a），中高緯度為兩槽一脊型；貝加爾湖地區東側到我國黑龍江之間為一暖性高壓脊；中緯度西風帶為西高東低環流形勢，并有階梯型的小槽下滑東移，引導地面冷空氣不斷擴散南下；中低緯度南支環流有小槽活動，不斷有小的短波槽東移；在荊州、懷化、桂林至百色有一槽線，與中低緯度溫度冷槽重合；吉安位于南支環流低槽前的西南氣流中，但冷平流較明顯。到18日20∶00（圖1b），中高緯度調整為一槽一脊型；中緯度西風帶仍維持西高東低環流，南支環流上低槽東移至黃海到東海一帶，槽線位于上海、福州到定南一線，槽后有較明顯的冷平流，吉安位于槽后偏北氣流之中。到19日08∶00南支環流仍有小槽東移，但18日20∶00位于荊州、懷化、桂林至百色的溫度冷槽被溫度暖脊取代，吉安處在溫度暖脊中。

17日20∶00—19日08∶00，由于中緯度西風環流為一西高東低的環流，并有階梯型的小槽下滑東移，引導地面蒙古地區冷空氣不斷擴散南下，使控制江南到華南北部的地面冷高壓脊穩定維持。南支環流不斷有小槽東移，有利于引導低層從孟加拉灣和南海的水汽向華南至江南上空輸送，是形成大霧所需水汽的動力條件。

2.2地面形勢

11月16日08∶00，地面冷空氣南下影響江南到華南，并出現了較強降水。17日08∶00，地面蒙古冷高壓向南伸展。17日20∶00（圖2a），華東到華南為一高壓脊控制，并分裂出一個高壓中心位于上海嘉定附近，中心最大值為1 024.0 hPa，高壓脊呈東北—西南向，脊線位于上海、南昌、長沙到昆明一線，吉安位于脊線附近，并處在1 020.0 hPa等值線內。18日20∶00—19日08∶00（圖2b），地面有冷空氣擴散南下，內蒙邊境有一冷高壓，冷高壓中心位于滿都拉氣象站附近，中心最大值為1 032.0 hPa，并從冷高壓中心生成高壓脊經河套伸向江南大部地區，高壓脊線位于太原、鄭州、武漢到南昌一線，吉安受高壓脊控制，并位于1 017.5～1 020.0 hPa等值線。19日20∶00，地面高壓已經東移入海，吉安處在高壓后部，地面由偏北氣流轉為偏南氣流控制。

11月18—19日吉安在地面高壓脊控制下為晴空區，晚上輻射降溫明顯。從17—19日吉安平均最低氣溫變化來看，17、18、19日吉安地面平均最低氣溫分別為9.3、5.3、6.8 ℃，18日24 h平均最低氣溫下降4.0 ℃，19日24 h平均最低氣溫升了1.5 ℃，這是因為18日晴天，地面冷高壓有所增暖變性，氣溫有所升高。由于受冷高壓控制，晚上輻射降溫很快，使水汽快速達到飽和凝結。表明18—19日深夜或清晨吉安地表凈輻射進一步加強，近地層冷卻，對18和19日早晨形成輻射大霧天氣有利。到了19日20∶00吉安地面溫度快速升高，云系增多，晚上輻射降溫條件破壞，不利大霧天氣形成。

3大霧形成和維持機制分析

3.1大氣層結

分析贛州探空資料（圖3）發現，17日20∶00，大氣層結穩定，同時贛州低層925～850 hPa出現了淺層逆溫層，1 000～925 hPa有一濕層；到18日08∶00，大氣層結維持穩定，贛州逆溫層增厚，從1 000 hPa伸向850 hPa， 形成梯狀弱逆溫層，濕度層厚度有所增加并趨近飽和；18日20∶00，贛州的梯狀逆溫層伸向700 hPa，925～850 hPa濕度層維持；19日20∶00，贛州的逆溫層都消失，同時1 000～925 hPa濕度層消失。

18日20∶00—19日08∶00地面冷空氣從西路擴散到江南至華南，受冷高壓脊控制，江南到華南一直為晴空區，大氣層結穩定，致使吉安近地面層輻射降溫更加明顯。17日20∶00—18日08∶00和18日20∶00—19日08∶00贛州TlogP圖顯示，1 000～850 hPa的逆溫層加強，并有明顯的濕度層存在。表明低層有逆溫層，水汽含量接近飽和，是形成輻射大霧的重要條件之一。

隨著地面冷高壓變性快速東移，19日20∶00吉安處在高壓后部，逆溫層消失，濕度淺層消失，破壞了大霧形成的穩定條件和水汽條件，所以這次連續性大霧天氣結束。

3.2近地層風廓線風場

利用宜春風廓線風場產品對近地層（1 000 hPa）到低層（850 hPa）垂直風場進行分析，結果發現，16日21∶00—17日08∶00為偏北氣流控制，近地層至600 m為西北風，風速由8 m/s逐漸減少至4 m/s，600 m以上為正北風。17日09∶00—20∶00，地表至近地層（100 m）轉為偏東風，風速很小，一般維持在1～2 m/s，而且偏東風從17日09∶00開始逐漸向上伸展，到17日20∶00偏東風已經擴展至1 000 m高度，1 000 m以上高度是一致的東北氣流。從17日21∶00開始，近地層到600 m為東風，600～1 000 m高度上開始轉為東南風，1 000 m以上轉為東北風。到18日05∶00東南風隨時間向上擴展到1 600 m高空，18日05∶00—11∶00近地層到1 700 m維持弱東南氣流。18日12∶00—16∶00，600～1 000 m出現了湍流層，18日17∶00—20∶00近地層到1 000 m恢復到偏東氣流，1 000 m以上為東北風（圖4a）。

17日21∶00—18日05∶00，近地面有暖平流不斷加強，是東南暖濕空氣聚集的過程。由于近地層有較強的暖平流移向吉安冷的下墊面，暖濕空氣遇到冷的下墊面后，暖濕空氣會快速飽和凝結，加上吉安受冷高壓脊控制，地面輻射降溫明顯，促使18日04∶46吉安大霧開始產生并逐漸加強。18日05∶00—12∶00近地層至1 600 m維持弱東南氣流，形成一個相對穩定的暖濕空氣層，近地層至低層有弱的

由于從19日20∶00開始，1 000～850 hPa均為偏北氣流控制，并且風速加大，不利于大霧形成和發展，18—19日連續性大霧天氣就此結束。

4近地層風向風速和相對濕度

從表1可看出，17日20∶00—19日08∶00吉安受高壓脊控制，氣壓變化小，基本維持一個均壓場，地面各站的風向受地形影響不近相同；但大霧產生和維持期間風速一直小于2.0 m/s，相對濕度從晚上到第2天早上是一個增加的過程，在大霧產生的過程中濕度都≥92%（除井岡山外，井岡山是高山站）。近地層高濕、微風是維持大霧產生和發展的基本條件。

5小結

（1）2012年11月18—19日連續性大霧天氣是在近地層到低層有溫度平流條件下加上輻射冷卻后形成的平流輻射霧。18日是暖平流輻射霧，19日是冷平流輻射霧。平流輻射霧產生時間早、霧層深厚、范圍廣、維持時間長、影響較大。

（2）在南支環流高層處于高空槽前、地面高壓脊穩定維持和低層風場建立的大尺度背景條件下， 暖空氣移動到冷的下墊面和冷平流移向較暖的近地層，同時地表凈輻射進一步加強近地層冷卻， 是此次大霧過程的觸發和加強機制。

（3）大氣穩定的層結并形成逆溫層以及近地層接近飽和的水汽層是這次大霧形成并維持的重要熱力和水汽條件。

（4）近地層輻合和弱的垂直上升氣流的存在有助于小風的維持和穩定層結的建立，促使了比較深厚的大霧發展和長時間維持穩定。

（5）前期降水以及源源不斷的水汽輸送為連續性平流輻射霧的發生以及長時間維持提供了有利條件。

（6）低層的風與大霧形成關系密切；近地層至低層弱的暖平流移向冷的下墊面或冷平流移向較暖的下墊面都有助于濃厚的大霧形成。

（7）近地層風速增大、低層逆溫層和濕度層消失是這次連續性平流輻射霧消散的主要原因。

參考文獻

[1]

李子華.中國近40年來霧的研究[J].氣象學報，2001，59（5）：616-623.

[2] 徐懷剛，鄧北勝，周小剛，等.霧對城市邊界層和城市環境的影響[J].應用氣象學報，2002，13（S1）：170-176.

[3] 鄧雪嬌，吳兌，葉燕翔.南嶺山地濃霧的物理特征[J].熱帶氣象學報，2002，18（3）：227-236.

[4] 王繼志，徐祥德，楊元琴.北京城市能見度及霧特征分析[J].應用氣象學報，2002，13（S1）：160-169.

[5] 宋潤田，金永利.一次平流霧邊界層風場和溫度場特征及其逆溫控制因子的分析[J].熱帶氣象學報，2001，17（4）：443-451.

[6] 周小剛，王強，鄧北勝，等.北京市一次大霧過程邊界層結構的模擬研究[J].氣象學報，2004，62（4）：468-475.

[7] 楊義.南陽機場冬季輻射霧的形成及消散[J].河南氣象，2005（1）：13-14.

[8] 林良勛，黃忠，馮業榮.廣東省天氣預報技術手冊[M].北京：氣象出版社，2006：249.

[9] 李萍，劉峰.廣州白云機場一次罕見濃霧的成因[J].廣東氣象，2010，32（1）：22-24.

[10] 路爽，孫鳳華，孟鵬，等.沈陽一次持續性大霧天氣分析[J].安徽農業科學，2011，39（20）：12339-12341.