低能見度天氣過程特征分析

張思

摘 要 利用NCEP再分析資料及常規觀測、探測資料，對2018年5月31日～6月1日武漢天河機場碎霧天氣引起的低能見度進行了統計分析，并對相關天氣形勢及物理量進行診斷分析，總結了春夏換季時節非典型低能見度天氣條件下實時的觀測新思路。結果表明，此次由碎霧演變成大霧的天氣過程中，能見度與RVR、MOR呈正相關，并與風場、逆溫層、風向風速等都有密切關系。碎霧對機場的正常運行造成了嚴重影響，它的分布不均，變化速度快等特征讓準確預報和實時觀測變得困難，同時也嚴重影響飛機的飛行安全，造成航班的大面積延誤和取消。本文的總結分析將對今后碎霧轉大霧天氣的預報保障及實時觀測有一定的指示作用。

關鍵詞 碎霧;能見度;天氣分析;物理量診斷

引言

武漢天河機場位于亞歐大陸東部的亞熱帶區域，屬亞熱帶濕潤季風氣候，冬季盛行偏北風，夏季盛行偏南風。其位于江漢平原東部，地處東經114.45°，北緯30.78°。受地形影響及氣候條件影響，武漢機場春夏季雷雨是影響飛行的主要天氣，秋冬季極易形成輻射霧，大霧成為影響秋冬季飛行的主要天氣。而本次由碎霧影響的低能見度天氣出現在春夏換季時節，較往年發生時間明顯有所提前，所以做好非典型季節下的天氣預報和觀測，成為武漢機場越來越關注的重點之一。

碎霧（BCFG）即散片狀霧，在霧中能見度<1000米，霧外能見度≥1000米，霧擴展到離地≥2米高度。本文選擇了對2018年6月1日凌晨2點發生的持續時間約8小時的碎霧轉成濃霧天氣過程進行分析。碎霧天氣是民航氣象中的一種視程障礙現象，它與地方氣象中的大霧天氣不同，碎霧（BCFG）只出現于民航氣象中。當出現碎霧天氣現象時，主導能見度的觀測不受其影響，但碎霧的生消影響部分區域的能見度，由于它變化速度快，規律性不明顯，加之研究資料少等原因，對碎霧的準確預報和實時觀測一直是氣象服務工作中的難點。本文擬從近地面的天氣要素對碎霧天氣過程進行分析，以期得到一些有益的啟示。

1資料及統計方法

本文利用NCEP、NCAR（2.5°*2.5°）再分析資料，《民航地面氣象觀測薄》（例行）的觀測記錄資料，自觀氣象觀測系統數據，探空資料，選擇各重要天氣相應數據，對發生在2018年春夏換季時節武漢機場的一次碎霧轉大霧天氣過程進行了氣象要素特征統計分析和物理量診斷分析，研究其變化規律、大氣背景及生消條件，以期揭示此次碎霧過程的形成、維持和消散原因，為武漢天河機場的碎霧天氣分析和預報預警提供一定參考。資料統計時間均為世界時。

22018年5月31日—6月1日碎霧轉大霧的統計特征分析

2.1 天氣過程簡述

2018年5月31日～6月1日，武漢機場出現了一次持續時間約8小時的碎霧轉成濃霧的天氣過程。從17：45（UTC，下同）時開始機場東跑道北頭出現了散片狀霧，主導能見度開始下降至1200米，一分鐘MOR數值為700米。22點30分，東跑道最大航空能見度降至600米，觸發低能見度運行程序啟動標準。23點00分，跑道能見度一度降至300米，武漢塔臺宣布啟動低能見度運行程序。00點50分，機場濃霧漸漸消散，本次低能見度運行保障結束。此次天氣過程中，最低能見度達到150米[1]。

2.2 實況能見度的演變特征

此次碎霧轉大霧天氣過程中兩條跑道的端點能見度逐時演變圖，5月31日17：45時，22L端的能見度降至900米，而同跑道的其他兩個點MID2、04R的能見度分別為2900米、2400米，均在標準以上。西跑道各點能見度為04L（1100米），MID1（2100米），22R（1400米），由此，碎霧是起于東跑道北頭（22L）。接著，22：30之前，雙跑道六個點的能見度數值變化大，且驟升驟降。20：30時，R22L的能見度低至300米，MID2為1000米，而04R為4000米，西跑道三個點的能見度均在1500米以上。22：30以后，跑道六個點的能見度均降至1000米以下，散片狀碎霧轉變成大霧。

2.3 端點能見度、跑道視程（RVR）、MOR的實況變化對比

由圖3可以看出，R04L端點能見度、跑道視程及MOR呈正相關（其他五個點同），由此可知，對于機場能見度的實時觀測，在人工觀測和器測相結合的前提下，也可以適當參考跑道視程（RVR）和氣象光學視程（MOR）的數值變化[2]。

2.4 風場的變化特征

分析風場連續變化，由碎霧轉大霧期間，風速變化范圍是1～3米/秒，6月1日00：00之后，風速升至4米/秒，大霧逐漸消散。風向由偏北風逐漸轉為偏東風控制。由此可見，形成輻射霧條件之一是微風，風速范圍在1～3米/秒[3]。

3天氣形勢分析（環流形勢特征）

從500hpa高空形勢場看（圖略），東亞處于兩槽一脊的環流場中，前期武漢地區位于低壓槽中，帶來降水天氣，隨著槽脊系統的東移，武漢地區于夜間轉受高壓脊控制，變為晴朗少云天氣，天空打開，在地面形成了強烈的輻射降溫，近地層水汽冷卻凝結析出，形成大霧天氣。從地面氣壓場分布圖分析，武漢地區夜間受冷高壓中心控制，氣壓梯度較小，近地面風速較小。高層高壓脊，地面冷高壓，這種穩定的環流形勢能促進穩定層結的維持，便于地面長波輻射降溫，十分有利于大霧的形成和維持[4]。

4探空形勢分析

分析大霧發生前期和維持期間探空資料的溫度廓線，逆溫層有一個下沉至地面的過程，且十分穩定。從動力穩定度指數來看，K指數由26減小到16，表明大氣層結穩定度顯著增強，不利于對流的發生[5]。

5大霧生消物理量診斷分析

5.1 熱力條件

由假相當位溫圖分析可知，5月31日18：00UTC-6月1日00：00UTC，在1000Hpa-925Hpa等壓面之間，>0，假相當位溫隨高度升高而增大，是穩定的。6月1日00：00UTC-13：00UTC，<0，大氣開始出現不穩定，逆溫層遭到破壞，大霧逐步消散[6-8]。

5.2 動力條件

從散度的時空演變圖可知，整個大霧期間，1000Hpa-925Hpa均為弱的輻散，以下沉氣流為主，有利于逆溫層的向上發展。6月1日00：00UTC后，輻散強度加強并向高處發展，逆溫層被破壞，大霧發展和維持所需水汽無法聚集，霧消散。垂直速度場與散度場類似[9]。

5.3 水汽條件

霧的形成需要水汽達到飽和狀態產生凝結，達到飽和狀態有兩種過程，一種是增濕，另一種是冷卻。從水汽通量散度圖可以發現，大霧消散前低層都是水汽通量輻合，這個輻合過程有利于大量水汽的集聚，為霧的維持提供充足水汽條件。6月1日02：00UTC以后，輻合開始減弱，大霧逐漸消散[10]。

6結束語

本文對2018年5月31日～6月1日武漢天河機場碎霧轉大霧引起的低能見度天氣過程進行統計分析與物理量診斷分析相結合，綜合各端點能見度、RVR、MOR、風場等要素的變化進行統計分析，同時從分析天氣形勢背景出發，對假相當位溫、散度、垂直速度、水汽通量散度等物理量進行了診斷分析，研究得出：

（1）隨著近些年氣候的變化，大霧天氣相較往年發生時間明顯有所提前，發生的天氣形勢也較難把握，因此做好非典型季節下大霧天氣的準確預報和實時觀測應當加強關注;

（2）碎霧天氣是有別于地方氣象的一種視程障礙現象，它局地性明顯，變化速度快，但也有一定的規律可循，由碎霧引起的區域性低能見度和RVR、MOR的變化呈正相關，并與風場變化有較好的對應關系，可做一定的參考;

（3）由碎霧轉大霧引起的低能見度天氣，其天氣形勢場、溫濕場、風場及逆溫層結構、生消機制與一般大霧性天氣有相似之處，可進行對比研究，為復雜天氣下飛行保障提供更多依據。

參考文獻

[1] 何力富，陳濤，毛衛星.華北平原一次持續性大霧過程的成因分析[J].熱帶氣象學報，2006，22（4）：340-350.

[2] 朱乾根，林景瑞，壽紹文.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，1981：410-414.

[3] 李江波，沈桐立，侯瑞欽，等.華北平原一次大霧天氣的數值模擬研究[J].氣象，2009，20（1）：28-35.

[4] 康志明，尤紅，郭文華，等.2004年冬季華北平原持續大霧天氣的診斷分析[J].氣象，2005，31（12）：51-56.

[5] 李子華.中國近四十年來霧的研究[J].氣象學報，2001，59（5）：616-624.

[6] 樊琦，吳兌，范紹佳，等.廣州地區冬季一次大霧的三維數值模擬研究[J].中山大學學報（自然科學版），2003，42（1）：84-86.

[7] 包云軒，丁秋翼，袁成松，等.滬寧高速公路一次復雜性大霧過程的數值模擬試驗[J]大氣科學，2013，37（1）：67-78.

[8] 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.

[9] 董希劍，雷恒池，胡朝霞，等.北京及其周邊地區一次大霧的數值模擬及診斷分析[J].氣候與環境研究，2006，11（2）：175-184.

[10] 李元平，梁愛明，張中鋒，等.北京地區一次冬季平流霧過程數值模擬分析[J]云南大學學報（自然科學版），2007，29（2）：167-172.