合肥新橋機場一次大霧天氣機理分析

□ 民航安徽空中交通管理分局 褚保亮/文

在各種天氣現(xiàn)象中，大霧對交通的影響最為嚴(yán)重。每年冬春季節(jié)，大霧造成大量民航航班延誤，給旅客出行帶來不便。而各類大霧中又以輻射霧影響最為廣泛。因此，了解大霧天氣產(chǎn)生的背景和原因并對它進(jìn)行預(yù)報是十分重要的。目前，國內(nèi)外對此已經(jīng)有過一些研究，如吳兌等利用自動站的每分鐘觀測資料分析了南嶺山地高速公路濃霧的能見度特征。毛冬艷等統(tǒng)計了華北平原12月霧發(fā)生前或發(fā)生時大氣低層部分氣象要素的特征，表明當(dāng)近地面水平風(fēng)很弱，相對濕度為80～90%、溫度露點差在2～4℃，飽和濕空氣層處于穩(wěn)定或者弱不穩(wěn)定狀態(tài)，以及近地面氣溫在3～9℃時霧的發(fā)生頻率較高。甘茹蕙等統(tǒng)計了蘭州地區(qū)夜間突發(fā)性增溫的天氣特征。張新榮等對大霧發(fā)生時的天氣氣候背景、大氣層結(jié)條件、近地面水汽條件等方面進(jìn)行了分析研究。本文主要從機場氣象臺站出發(fā)，以短期天氣預(yù)報的角度，針對2019年1月12日發(fā)生在合肥新橋機場的一次大霧天氣過程，從天氣形勢背景、氣象要素以及衛(wèi)星云圖等方面，分析大霧形成和消散的物理機制，以期深入地認(rèn)識大霧形成和消散的主要天氣學(xué)成因，為大霧預(yù)報提供參考。

資料來源及天氣實況

實況資料來自國家氣象中心地面、高空觀測資料，安徽省自動站實時能見度數(shù)據(jù)，葵花-8衛(wèi)星云圖，合肥新橋機場地面觀測資料以及風(fēng)廓線資料。1月12日03∶35，合肥新橋機場出現(xiàn)大霧天氣，能見度下降至900米，至04時下降至300米，從05時開始能見度上升至800米，至05∶21，能見度上升至1300米，大霧消散。大霧的出現(xiàn)符合輻射霧出現(xiàn)的一般規(guī)律，但消散卻不符合一般規(guī)律，這也是本文主要研究的問題。

環(huán)流形勢分析

2019年1月11日20時，500百帕圖上（圖1）中緯度地區(qū)多短波槽活動，在安徽地區(qū)上游湖北一帶，有一低壓槽，合肥地區(qū)處于槽前西南氣流中。700百帕圖上在大別山麓附近有一低槽，850百帕圖上山東半島上空有一低壓中心，合肥地區(qū)位于該中心南伸低壓槽附近。地面圖上（圖2），冷高主體位于蒙古國，長江中下游一帶處于高壓前部弱氣壓場中。

探測資料分析

從新橋機場風(fēng)廓線雷達(dá)圖（圖3）可以看出，在12日0時左右，空中6000米以下已經(jīng)轉(zhuǎn)為西北氣流，表明合肥地區(qū)空中低槽已經(jīng)過境。對應(yīng)的，在12日01時的紅外通道（夜間3.9um）云圖上（圖4），合肥以北地區(qū)空中云系已經(jīng)東移，新橋機場及其西北地區(qū)上空已經(jīng)轉(zhuǎn)為晴空。11日白天合肥及周邊地區(qū)有小雨天氣，機場降水至11日19時結(jié)束，該次降水使得合肥地區(qū)地表水汽十分充沛。這是合肥地區(qū)出現(xiàn)輻射霧最為典型的一種天氣形勢。

天氣要素分析

（一）區(qū)域能見度

從安徽省自動站實時能見度數(shù)據(jù)來看，在12日01時，新橋機場西北方向霍邱縣和壽縣已經(jīng)出現(xiàn)了大霧天氣，六安以西也出現(xiàn)了大霧，由于六安以北到霍邱之間無能見度探測設(shè)備，因此不好確定兩地之間是否也有大霧，但從地面濕度場上來看,這些地區(qū)濕度都在99%以上,所以這兩塊霧區(qū)之間即使未出現(xiàn)大霧，能見度也是比較差的。圖5、圖6分別為12日1時、4時實時能見度圖（紅色五角星為機場位置）。

12日04時，地面大霧區(qū)已經(jīng)明顯擴大，機場及北側(cè)已經(jīng)被大霧區(qū)覆蓋，機場能見度下將至300米，此時大霧霧頂不高，天頂可辨。04時后大霧開始減弱，能見度逐漸好轉(zhuǎn)。

（二）機場要素

從圖7可以發(fā)現(xiàn)，新橋機場能見度和RVR的變化與氣溫的變化呈明顯的正相關(guān)，氣溫下降導(dǎo)致大霧出現(xiàn)，氣溫上升又使大霧減弱消散。從圖7中可以發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象，氣溫在05時后出現(xiàn)了明顯的上升，1小時升溫幅度達(dá)到了近1.6℃。在12日凌晨氣溫分鐘數(shù)據(jù)中，最低氣溫出現(xiàn)在04∶30，為-2.2℃，日出前最高氣溫出現(xiàn)在06∶57，為0.9℃，合肥當(dāng)日的日出時間為07∶11。也就是說， 12日凌晨在沒有太陽輻射的情況下，氣溫最高上升了3.1℃。

從圖8可以看出，12日夜間到早晨地面風(fēng)一直維持在2米/秒以內(nèi)，在大霧出現(xiàn)后，維持在0～1米/秒，可見近地面層并無暖平流輸送。因此可以判斷，氣溫上升并不是由暖平流輸送引起的。

（三）低云

從云隨時間的分布來看，新橋機場05時出現(xiàn)了低云，云底高為150米，云量為滿天云。大霧出現(xiàn)前合肥機場上空為晴空區(qū)，也不存在本地突然生成低云的條件，那么低云極有可能從其他地區(qū)移動到機場。從圖5、圖6中可以發(fā)現(xiàn)，在機場西北側(cè)為大片的霧區(qū)，這里的霧形成的時間早，伸展的高度高，在合適風(fēng)場的引導(dǎo)下，可以將低云吹到機場上空。圖9是新橋機場聲雷達(dá)探測到的低空風(fēng)廓線。大霧出現(xiàn)前和大霧維持期間低空風(fēng)場較為混亂，風(fēng)速較小，04∶36以后，低空風(fēng)速顯著增大，風(fēng)向轉(zhuǎn)為一致的西北偏西風(fēng)，在其引導(dǎo)下，機場西北方向霧頂水汽被吹向機場上空。此時地面風(fēng)卻無明顯變化，仍處于近乎靜風(fēng)的狀態(tài)，導(dǎo)致機場西北方向地面水汽并沒有像空中水汽一樣被吹到機場，從而只形成了低云。

原因分析

12日凌晨，由于晴空導(dǎo)致地面輻射降溫，引起近地面氣溫下降，水汽凝結(jié)，出現(xiàn)大霧天氣。大霧出現(xiàn)以后，能見度迅速降低，此時大霧較薄，僅僅伸展到地面以上10米左右。由于低空風(fēng)突然發(fā)生變化，將機場西北方向霧頂水汽吹向機場，形成低云。由于地表以下溫度高于近地面層氣溫，在熱傳導(dǎo)的作用下，地表溫度逐漸升高。這種方向的熱傳導(dǎo)只要在地表溫度低于地表以下溫度時是一直存在的。在大霧出現(xiàn)前，地表向空中長波輻射損失的熱量要大于其吸收的熱量，導(dǎo)致地表溫度降低。低云出現(xiàn)以后，在其強烈的大氣逆輻射的作用下，地表凈輻射顯著減小，導(dǎo)致地表氣溫回升，在熱傳導(dǎo)的作用下使得近地面氣溫升高，近地面層大氣不再飽和，大霧也就消散了。

大霧以這種形式消散是比較罕見的，需要合適的風(fēng)場和霧區(qū)，本地大霧出現(xiàn)時機也要適宜。如果大霧出現(xiàn)較早，本地霧堤厚度較大，不利于大霧的消散。如果低云移動到本地上空較早，地面不能得到有效降溫，就不會出現(xiàn)大霧天氣。

總結(jié)：

該類大霧的出現(xiàn)比較典型，也比較容易預(yù)報出來。但是大霧較早地消散卻比較罕見，有較大的預(yù)報難度。綜合以上分析，此類大霧的消散需要符合以下幾個條件：

1.有利于出現(xiàn)輻射霧的天氣形勢和條件；

2.周邊有大片的霧區(qū)較早出現(xiàn)；

3.大霧出現(xiàn)的時間適宜；

4.大霧出現(xiàn)后，低空風(fēng)場顯著改變，本地處于霧區(qū)下游。

由于目前尚無有效的低空風(fēng)場數(shù)值預(yù)報資料，因此此類大霧的消散預(yù)報仍是比較困難的。目前需要風(fēng)廓線探測設(shè)備的配合，依據(jù)實際情況，在短時臨近預(yù)報中給出大霧消散的信息。