洛陽地區一次極端低能見度過程分析

馬宇琪

摘 要

基于中國氣象局下發的地面及高空實況資料，對河南東部及洛陽地區一次極端低能見度天氣的成因進行診斷分析。結果表明：本次大霧主要是由于輻射冷卻和平流輻射霧兩個原因，河南東北部持續大霧主要是由于低層穩定的逆溫層，且暖中心的覆蓋和低層水汽的輻合作用使低能見度天氣持續維持和發展，地面的均壓場和弱風速，有利于大霧的維持，穩定的大氣層結給大霧的輸送提供了良好的通道，洛陽地區白天溫度高導致地面減壓作用，地面產生穩定的東北風，使東部霧區持續推進到洛陽地區，與洛陽特有的地形相結合，形成洛陽地區極端低能見度天氣情況。

關鍵詞

逆溫層;輻射霧;輻射平流霧

中圖分類號： P4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 93

0 引言

洛陽地形三面環山，東面是平原地帶，冬季東北風多發，東北暖濕氣流往往夾雜著污染物，到達洛陽地區后，受三面環山的阻擋，無法順利向四周擴散，容易在洛陽地區堆積。另外，在逆溫層的覆蓋下，與三面環山共同作用，形成一個穩定的蓋子，使霧霾天氣進一步加強。洛陽機場承擔洛陽地區航班運輸任務，同時飛行學院訓練任務繁多，機場繁忙，訓練飛機機型小，對天氣要素的抵抗能力弱，冬季低能見度多發，存在很大的安全風險，所以本文就2019年12月22日的低能見度天氣進行簡單探討，以希望提高洛陽地區低能見度天氣的保障水平。

1 數據資料

中國氣象局下發的地面觀測網實況資料和探空實況資料，洛陽氣象局多普勒雷達探空資料，洛陽機場地面觀測資料，歐中中心數值資料，結合當天的天氣背景、物理量場等進行多方面的分析，總結了此次極端低能見度天氣的成因。

2 天氣實況

2019年12月22日，早上洛陽地區能見度為一公里，中午地面溫度最高十二攝氏度，能見度轉至三公里以上，能見度較好，洛陽地區以晴天為主。洛陽東北區域為大面積霧霾區，其中鄭州、石家莊一線以東地區，有大范圍強霧霾區域，能見度最低為50米以下，航班備降及取消四架，訓練任務提前收場。至下午六點開始，洛陽地區能見度開始變差，至晚上八點，能見度最低為50米。圖1為晚上八點河南區域能見度分布圖。此次極端霧霾天氣持續時間短，來勢迅猛，能見度低，霧霾天氣引起洛陽境內多條高速封閉，多架次航班延誤或取消，降低空氣質量，呼吸系統疾病多發，影響人們身體健康，給人們生活出行帶來很大的影響[1]。

3 診斷分析

3.1 高空環流形式

2017年12月22日早八點，500hpa高空圖上（圖略），亞洲中高緯度為兩槽一脊形，河南河北地區為低槽后部，高壓脊前部，盛行西北氣流，溫度場與高度場基本一致，西北干冷氣流具有弱的下沉作用。至晚上二十點，隨著低槽東移，洛陽及鄭州區域上空環流平直。上午八點，實況探空圖（圖略），850hpa及925hpa有暖中心覆蓋洛陽以東，囊括鄭州、商丘、安陽區域，穩定的暖中心的存在，有利于逆溫層的維持，大氣較長時間處于靜力平衡狀態，穩定的逆溫層使污染物不易擴散。925hpa河南區域盛行西南暖濕氣流，暖濕氣流的存在，不僅有利于維持逆溫層，且帶來的水汽，使逆溫層更加穩定。晚上八點，925hpa暖中心西移到洛陽上空，且850hpa及925hpa伴隨低空環流。

3.2 地面形勢場

分析早八點海平面氣壓場及站點資料，河南區位于均壓場，等壓線稀疏，冷高壓位于山西境內，邊界在山西與河北交界處，洛陽地區（紅色五角星處）盛行西風，鄭州以東區域盛行南風，整體風向根據地形走勢，吹向河北境內。在山西河北交界處以東區域，為低能見度區域。至晚上八點，冷空氣東移，未從北路影響到石家莊南部以及河南區域，故低能見度天氣繼續維持。地面氣壓場呈東北高西南低，洛陽及洛陽東北部盛行東北風，將污染物帶至洛陽。大尺度的弱下沉運動使近地面逆溫作用更加明顯，同時，西南暖濕氣流的輸送，使逆溫層進一步加強，使得河南東部溫濕條件得以長時間維持。無明顯冷空氣的到來，不足以打破逆溫層的影響。總體來說，上午的均壓場有利于污染物堆積，晚上的氣壓差有利于污染物輸送，給污染物輸送提供了動力條件。

3.3 冷卻條件

根據地面實況資料顯示，鄭州以東北區域，與洛陽地區相比，全天溫度較低，差值可達十攝氏度以上，洛陽地區晴天少水汽，由于東北部區域溫度低，濕度大，不易擴散，全天低能見度天氣持續保持。

3.4 水汽條件

近地層洛陽及其西南區域水汽少，以晴天為主，鄭州及河南東北部，近地層水汽旺盛，且晚上五點之后，以鄭州往東一線，風場呈現出南北輻合狀態，水汽聚集狀態，非常有利于低能見度天氣的產生。

分析近地面的水汽通量散度（圖略），鄭州及河南東北部區域，近地層水汽通量散度為負值區域，十五點之后呈現加強趨勢，說明近地層在持續保持水汽的輻合狀態，給霧霾天氣提供了持續穩定的水汽條件，從而使得低能見度天氣可以維持并加強。此外，上干下濕的水汽條件，有利于大霧的發展和維持，再加上晚上低層水汽的輻合，使大霧持續加強。

3.5 風力條件

適宜的風速對低能見度天氣的形成和維持具有較大影響，全天地面處于均壓場中，且水汽條件適宜，風速較小，有利于水汽的凝結和聚集，鄭州東北部區域持續維持低能見度天氣。

中午過后，如圖2地面溫度分布圖，洛陽及西南地區增溫迅猛，與鄭州以東地區最大溫度差可大十二攝氏度，劇烈的增溫必然引起氣壓場的減弱，從而導致氣壓差的變化，實況顯示，洛陽地區白天以VRB風向居多，風速均為兩米以下，至晚上六點，平均風速迅速增加到六米每秒，能見度開始降低到五十米。此刻地面溫度已經迅速降低到一攝氏度，近地面穩定的逆溫層已經形成，逆溫層之下，因缺少上下交換，無法打破逆溫層，逆溫層為污染物的輸送提供了穩定的通道[2]，故鄭州東北部的霧霾區域持續往洛陽地區推進。結合地形，逆溫層與三面山的作用形成暖蓋，覆蓋在洛陽地區，使污染物進一步聚集，使洛陽地區的能見度遠低于周邊區域，持續維持低能見度天氣。

3.6 探空TLOGP圖

鄭州以東為大范圍污染區域，所以調用鄭州晚八點的探空資料，制作tlogp圖，如圖3，可以看到，鄭州區域底層有兩層逆溫層存在，第二層逆溫層高度在1500米，且溫度為6℃，此刻對應的鄭州和洛陽地面溫度在1℃，鄭州區域中低層全天風向隨高度順轉，有暖平流存在，穩定的逆溫層，不僅不利于污染物的擴散，反而為污染物向洛陽地區的輸送提供了穩定通道。

受東北風的持續作用，霧霾在洛陽地區聚集一段時間后，逐漸越過洛陽西側山脈，晚上十一點，能見度回升到一公里以上，洛陽地區極端大霧天氣消散，但是由于地面逆溫仍然存在，風速減弱，且未有云層覆蓋，晴空輻射作用較大，能見度未有明顯好轉。

4 結論

（1）此次造成河南大部分地區大霧天氣的主要原因：河南東北部全天穩定逆溫層的存在;底層弱暖平流及暖中心覆蓋河南東部大部分區域;濕度分層具有“上干下濕”的配置;地面均壓場導致風速條件適宜;河南東部暖濕氣流對水汽的輸送。

（2）洛陽地區大霧主要是由于低層暖平流及暖中心的存在，逆溫條件好，污染物不易擴散;再加上白天持續高溫導致地面減壓作用，導致晚上東北風較強;并且穩定的大氣層結，為污染物輸送提供了良好的通道，使東部地區污染物移動至本場，與本場特殊地形結合，導致低能見度天氣，能見度遠低于周邊地區。是一次可預見的以平流輸送為主的極端低能見度天氣。

參考文獻

[1]何詩玥.霧霾對生活的影響與應對措施[J].資源節約與環保，2018，10：122.

[2]張強.地形和逆溫層對蘭州市污染物輸送的影響[J].中國環境科學， 2001，21（3）：230-234.