一次導致重大交通事故的大霧天氣成因分析

苗開超 姚葉青 王傳輝 劉承曉 張蕾

（安徽省公共氣象服務中心，合肥 230031）

0 引言

大霧作為一種災害性天氣現象近年來受到了越來越廣泛的關注。霧的出現除對人體健康的危害外，由霧導致的視程障礙對高速行車、飛機起降等方面帶來嚴重影響，尤其是在能見度低于500 m時影響尤為嚴重。相關學者關注到了導致變化的主要因素。在霧的形成機理方面，何立富等從動力和熱力特征方面對華北平原一次持續性大霧過程進行剖析。吳兌等、康博識等分別從大霧發生宏微觀結構、理化特性的角度進行了研究。更多的研究是從大霧發生時環流形勢、水汽條件、輻射特征以及靜穩條件等方面進行了研究。大霧在形成、發展及消亡的過程中氣象要素演變十分復雜，馬翠平等對冀中南部及天津地區出現的一次大范圍大霧天氣過程進行分析時發現，在大霧發生的不同時段風向和風速等要素變化存在明顯差異，同時各氣象要素配合的不同導致大霧的持續時間也不同。安徽省雖然已建成高速公路氣象觀測站網，基本實現了高速公路上多氣象要素自動觀測，但空間密度還達不到對團霧的監測要求。

安徽省低能見度天氣發生頻率存在明顯季節差異，秋冬季為安徽省大霧多發季節。此次重大交通事故正是發生在秋末的11月15日，在07：45時許，滁新高速（滁州—新蔡）下行線191～194 km路段發生多點多車追尾，造成嚴重人員傷亡和經濟損失。

本文通過對安徽潁上縣境內發生重大交通事故時的天氣實況和天氣背景進行分析，指出大霧發生的原因及在服務過程中需加強的地方，提出防范建議，便于相關部門和人員參考借鑒。

1 資料介紹

安徽省氣象信息中心提供的安徽省國家站和高速公路自動氣象觀測站共330站2017年11月14—15日逐10 min能見度觀測資料；NOAA衛星可見光通道觀測資料，水平分辨率為0.9 km，時間為2017年11月14日23：22 UTC，即11月15日07：22 BT；ERA-Interim再分析資料，主要包括溫度、相對濕度、比濕、經向風場（

U

）、緯向風場（

V

）、垂直速度以及高中低云量資料，時間分辨率為逐6 h，空間分辨率為0.25°×0.25°。

2 大霧天氣實況

2017年11月14—15日安徽省出現大范圍的大霧天氣。圖1a給出了11月14日23時至15日11時最低能見度空間分布。可見，在14日夜里到15日上午，安徽省沿淮西部、江淮之間中西部和東部部分地區以及江南中東部部分地區出現了不同程度的大霧，空間差異明顯，反映了此次大霧局地性較強，低能見度集中的地區位于江淮之間中西部、沿淮西部部分地區。11月15日00時—12時，江淮之間中西部、沿淮西部部分地區出現能見度不足200 m的大霧，其中交通事故發生路段附近的最小能見度不足100 m。11月15日07時45分前后，在“滁新高速”發生多點多起交通事故，30余輛車發生連環撞，具體位置位于圖1a中方框附近。該處最低能見度在100 m以下，且位于區域范圍大霧的邊緣，高低能見度過渡地帶。從能見度逐小時的演變看，14日23時前后大霧主要位于霍邱縣境內（圖略），到了15日01時低于100 m能見度區域有所擴大（圖1b），沿淮河及淮河以南部分站點能見度低于1 km。到了03時，能見度低于1 km的區域進一步擴大，交通事故附近能見度降到1 km以下（圖1c）。05時和07時能見度低于1 km的范圍最大，且低于100 m的區域也達到最大（圖1d、1e），這與劉承曉等得出的安徽省春季和秋季最低能見度主要出現在日出前后的結論相一致。到了09時能見度低于1 km的區域明顯較少（圖1f），11時前后大霧基本結束（圖略），能見度普遍回升到1 km以上。

圖1 安徽省 2017年11月14—15日能見度空間分布（a）14日20時—15日11時最低能見度，（b）15日01時、（c）03時、（d）05時、（e）07時、（f）09時瞬時能見度（單位：km，□為交通事故發生位置，×為交通事故附近能見度觀測站點）Fig.1 The spatial distribution of visibility in Anhui Province(a) minimal visibility from 20:00 BT 14 November to 11:00 BT 15 November;(b～f) the instantaneous visibility at 01:00 BT (b),03:00 BT (c),05:00 BT (d),07:00 BT (e),09:00 BT (f) 15 November 2017 (units:km,□ :the position of traffic accident spot,×:the visibility observation stations around the traffic accident spot)

從2017年11月15日07：22 BT NOAA衛星觀測到的安徽省境內可見光圖可以看出（圖略），暗灰色的區域與圖1e低能見度區域基本吻合，進一步驗證了大霧發生區域。

根據交通事故地點附近4個氣象觀測站（站點位置見圖1a）觀測到能見度逐10 min變化情況可知，從14日20時開始各站能見度均表現出在波動中逐漸下降的特點，最低能見度出現在15日06時，G潁上站能見度僅為47 m。同時可以看出，雖然各站點相距較近，但在同一時刻能見度差異明顯。以06時為例，G焦崗湖站能見度為661 m，而K160站則為3260 m。這里需要說明的是，由于單能見度站（K160和K216）配備蓄電池容量較小等因素，導致中間數據有缺失，這里僅用來做參照。

3 大霧出現前后天氣形勢分析

根據2017年11月14日20時到15日08時500 hPa位勢高度分布可見，大霧發生前后500 hPa東亞地區處在一脊一槽控制之下，低壓中心位于鄂霍次克海附近。安徽省處于低壓槽后，盛行緯向西北偏西氣流，無較強冷空氣活動，有利于安徽晴朗少云天氣出現，有利于輻射霧發生。

從11月14日20時到15日08時海平面氣壓場上看（圖2），在貝加爾湖以南蒙古東部存在一個高壓中心，中心氣壓維持在1032 hPa以上。高壓東北部的鄂霍次克海南部存在一個低壓中心，在高低壓系統的共同作用下，中國東部沿海處于東北氣流的控制下。安徽省處在1020～1024 hPa的均壓場，受弱偏東氣流影響，安徽省范圍內大部地區平均風速在1.5～2.5 m/s。在偏東氣流和夜間輻射降溫的共同作用下，從11月14日20時到15日08時，地面相對濕度明顯增大，到15日02時全省大部地區相對濕度達到90%以上（圖2b），15日08時高相對濕度區一直維持（圖2c），為大霧天氣的發生提供了水汽條件。

圖2 2017年11月14日20時（a）、15日02時（b）和15日08時（c）海平面氣壓、10 m高度風場和地面相對濕度（等值線為海平面氣壓，單位：hPa；矢量線條為10 m高度風場，單位：m/s；陰影為相對濕度，單位：%；■為交通事故發生位置）Fig.2 Sea level pressure,10 m wind field and surface relative humidity at 20:00 BT on 14 November (a),02:00 BT on 15 November (b) and 08:00 BT on 15 November 2017(c)(isolines:the sea level pressure,unit:hPa;arrow lines:the wind field at the height of 10 m,unit:m/s;shadow areas:the relative humidity,unit:%;■ the position of traffic accident)

14日20時1000 hPa高度上，安徽省氣溫處在12～15 ℃（圖3a），到了15日08時，氣溫降低到12 ℃上下（圖3c）。值得關注的是，偏東氣流并未給安徽省上空1000 hPa帶來明顯的冷平流，相反，在大霧集中區域為暖平流區域。水汽輸送通量方面，1000 hPa高度上偏東氣流成為該高度上主要水汽來源。

圖3 2017年11月14日20時（a）、15日02時（b）和15日08時（c）1000 hPa水汽輸送通量、溫度場和溫度平流（矢量線條為1000 hPa水汽輸送通量，單位：kg/(m·s）；等值線為溫度場，單位：℃；陰影為溫度平流，單位：10-5 K·m/s；■為交通事故發生位置）Fig.3 1000 hPa water vapor transport flux,temperature field and temperature advection at 20:00 BT on 14 November (a),02:00 BT on 15 November (b) and 08:00 BT on 15 November (c) 2017(arrow lines:water vapor transport flux of 1000 hPa,unit:kg/(m·s);isolines:temperature field,unit:℃;shadow areas:temperature advection,unit:10-5 K·m/s;■ the position of traffic accident)

從沿116.75°E緯向風—垂直速度剖面圖上可以看到（圖略），在11月14日20時600 hPa高度附近，32.5°N以北處于弱的下沉氣流控制之下，以南處于上升氣流控制，導致在30.5°—32.5°N相對濕度較高。隨著偏北氣流的南下，15日02時安徽省上空為弱下沉氣流控制。15日08時安徽省700 hPa以上均轉為下沉氣流，受下沉氣流抑制，700 hPa以下上升氣流逐漸減小，穩定度在不斷增強，在1000 hPa附近相對濕度逐漸增大。

由于高云量較少，云量從14日20時開始逐漸減少導致安徽省上空逐漸轉為晴空，在輻射降溫的影響下15日02時過去6小時降溫和15日08時過去12小時降溫明顯，出現大霧區域降溫在3 ℃以上，這正是14日20時到15日08時近地層比濕變化不大，但相對濕度明顯增加的主要原因。

受地面輻射降溫的影響，從14日20時到15日02時地面到1000 hPa逆溫逐漸增強。到15日02時安徽省大部地區逆溫達到2 ℃以上，其中安徽省淮河以北地區普遍達到5 ℃以上。到15日08時逆溫略有減弱（圖4c）。近地層逆溫的增強有利于近地層穩定度的增加。

圖4 2017年11月14日20時（a）、15日02時（b）和15日08時（c）1000 hPa地面2 m溫度（單位：℃）（■為交通事故發生位置）Fig.4 1000 hPa to surface 2 m temperature at 20:00 BT on 14 November 2017 (a),02:00 BT on 15 November (b) and 08:00 BT on 15 November (c) 2017 (unit:℃) (■ the position of traffic accident)

假相當位溫（

θ

）的垂直變化能夠反映大氣穩定程度。從14日20時到15日02時，安徽省中北部925～1000 hPa

θ

由負轉正（圖5a、5b），表明這一地區在近地面層大氣穩定度明顯增強。到15日08時，安徽省大部925～1000 hPa

θ

在2 ℃以上，表明大氣穩定度進一步增強，有利于大霧天氣的發展和維持。

圖5 2017年11月14日20時（a）、15日02時（b）和15日08時（c）925～1000 hPa θse（單位：℃）（■為交通事故發生位置）Fig.5 θse of 925-1000 hPa at 20:00 BT on 14 November 2017 (a),02:00 BT on 15 November 2017(b) and 08:00 BT on 15 November 2017(c) (unit:℃;■ the position of traffic accident)

4 結論

1）2017年11月14—15日發生在安徽省境內的大霧，覆蓋范圍廣，區域差異明顯，具有較強的局地性，且同一位置的能見度變化較快。

2）通過對大霧發生前后的環流形勢分析發現，安徽境內高空處在西北氣流控制下和地面均壓區中，云量較少，夜間地面輻射降溫明顯而產生逆溫，在能見度較低的時段，1000 hPa到地面2 m的逆溫達到5 ℃，近地層大氣層結夜間轉為穩定，為典型的輻射霧。

3）此次大霧過程中安徽境內始終為弱東北風控制，風速處在1.5～2.5 m/s，該風向有利于水汽的提供，同時晴空少云晝夜溫差大使得空氣相對濕度在夜間接近飽和，在霧發生與維持階段，相對濕度均處在90%以上，穩定的大氣層結和接近飽和的空氣是這次大霧發生的直接原因。