2017年春季溫州沿海一次大霧天氣的成因分析

萬(wàn)小雁++申瑤++董大治++陳乃調(diào)++陳尊界

摘 要：利用溫州地區(qū)常規(guī)氣象觀測(cè)資料、EC格點(diǎn)數(shù)據(jù)、探空資料，對(duì)2017年4月8日傍晚—9日傍晚發(fā)生在溫州沿海的一次大霧天氣過(guò)程進(jìn)行分析，對(duì)大霧發(fā)生發(fā)展的各物理量進(jìn)行診斷。結(jié)果表明：此次大霧過(guò)程為典型的沿海平流霧過(guò)程，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)24h，最低能見(jiàn)度不足50m，厚度升至1000m以上。大霧發(fā)生前期，地面鞍形場(chǎng)逐漸自西南向東北發(fā)展成倒槽形勢(shì)，風(fēng)速在2m/s左右，風(fēng)向逐漸轉(zhuǎn)為東南風(fēng)；大霧生成和發(fā)展階段，研究區(qū)處在倒槽南部，并逐漸南移。在大霧生成階段，能見(jiàn)度具有先期劇烈振蕩現(xiàn)象，相對(duì)濕度呈現(xiàn)陡升，風(fēng)速和溫度露點(diǎn)差呈現(xiàn)陡降趨勢(shì)；大霧消散時(shí)，各氣象要素又發(fā)生陡升陡降現(xiàn)象。此次平流霧，溫度平流明顯，發(fā)展高度高，水汽充沛，低層有動(dòng)力輻合上升，逆溫層提供了穩(wěn)定層結(jié)。直到冷空氣南下，倒槽控制研究區(qū)帶來(lái)降水，大霧才趨于消散。

關(guān)鍵詞：溫州沿海；平流霧；倒槽；逆溫層

中圖分類(lèi)號(hào)：P426.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170933202

引言

霧是懸浮于近地面氣層中的水滴、冰晶或2者的混合物，使水平能見(jiàn)度<1km的一種天氣現(xiàn)象。在各種天氣現(xiàn)象中，大霧對(duì)交通的影響最為嚴(yán)重。大霧天氣的出現(xiàn)也嚴(yán)重影響著空氣質(zhì)量，在穩(wěn)定的大氣層結(jié)環(huán)境中，污染物長(zhǎng)時(shí)間積累和霧水環(huán)境會(huì)產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，會(huì)給人們的身體健康造成嚴(yán)重的危害。隨著交通的發(fā)展，污染物的劇增也是霧日越來(lái)越嚴(yán)重的原因之一。目前，對(duì)沿海地區(qū)的大霧已做過(guò)一些研究，馬國(guó)治等[1]分析了福建省沿海霧的氣候變化特征，發(fā)現(xiàn)福建省沿海霧日數(shù)呈現(xiàn)逐年增加趨勢(shì)，多以春季平流霧為主。候偉芬等[2] 指出浙江沿海屬于我國(guó)沿海海霧多發(fā)區(qū)，季節(jié)性差異主要受海氣溫度、濕度及季節(jié)影響。黃克慧等[3]對(duì)浙南沿海海霧的氣候特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，表明西南暖濕氣流的輸送是海霧生成的必備環(huán)流背景。溫州地處浙江東南沿海，海陸交通和海洋漁業(yè)發(fā)達(dá)，對(duì)大霧等低能見(jiàn)度引發(fā)的交通事故日趨明顯。因此，要了解溫州地區(qū)大霧天氣生成發(fā)展的原因，為溫州沿海地區(qū)大霧天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)服務(wù)提供更好的參考。

1 數(shù)據(jù)資料及大霧氣象要素實(shí)況

1.1 數(shù)據(jù)資料

本文利用包括溫州地區(qū)逐小時(shí)常規(guī)氣象觀測(cè)資料、EC細(xì)網(wǎng)格格點(diǎn)數(shù)據(jù)（0.125×0.125°）、探空資料來(lái)分析發(fā)展在溫州沿海2017年4月8日—9日的一次大霧天氣過(guò)程。

1.2 大霧氣象要素實(shí)況

2017年4月8日傍晚開(kāi)始溫州地區(qū)從南往北出現(xiàn)了能見(jiàn)度<1000m的大霧天氣，最小能見(jiàn)度<50m并持續(xù)到9日傍晚，直到當(dāng)天夜間，暖濕氣流與弱冷空氣相遇產(chǎn)生明顯降水，大霧才開(kāi)始消散，厚度升至海拔1000m以上。以蒼南觀測(cè)為例（圖1），大霧從薄到濃厚發(fā)展所經(jīng)歷的時(shí)間短。大霧生成時(shí)，能見(jiàn)度出現(xiàn)先期振蕩現(xiàn)象，后急劇下降至1000m以下；大霧過(guò)程中，濕度一直很高，接近100%，溫度露點(diǎn)差在0℃左右，在9日12：00后開(kāi)始上升，15：00出現(xiàn)峰值，但差值仍很小，只有2℃，這說(shuō)明底層的濕度一直很大。相對(duì)濕度在大霧生成時(shí)發(fā)生陡升現(xiàn)象，露點(diǎn)溫度差發(fā)生陡降現(xiàn)象；風(fēng)速陡降至2m/s左右，之后一直維持在5m/s以下，這種風(fēng)速既可以產(chǎn)生一定的湍流作用，使霧擴(kuò)展到一定的厚度，又不至于把水汽輸送到其他地方；當(dāng)大霧消散時(shí)，各氣象要素又出現(xiàn)陡升現(xiàn)象。從氣象要素變化來(lái)看，大霧維持期間水汽條件充沛，沿海風(fēng)以東南風(fēng)為主，風(fēng)速在2～6m/s之間；大霧消散時(shí)，風(fēng)速迅速加大，降水加大，溫度下降。說(shuō)明沿海東南風(fēng)帶來(lái)的暖濕空氣使大霧生成和維持，冷空氣南下與暖濕氣流匯合產(chǎn)生降水，使得能見(jiàn)度上升。

2 環(huán)境場(chǎng)分析

2.1 天氣形勢(shì)

2017年4月8日傍晚—9日傍晚持續(xù)的大霧天氣，從大霧發(fā)生前期8日8：00的高空環(huán)流形勢(shì)看（圖略），研究區(qū)500hPa為較平直的高空脊區(qū)后，脊區(qū)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，低層為一致的西南氣流，暖濕氣流強(qiáng)盛，地面10m風(fēng)為0～2m/s的低風(fēng)速，天氣形勢(shì)比較穩(wěn)定。從地面圖上看，8日8：00（圖略）開(kāi)始研究區(qū)處于鞍形氣壓場(chǎng)中，近地面風(fēng)為東南風(fēng)，風(fēng)速在2m/s以下，到8日20：00，地面倒槽逐漸向東北方向發(fā)展，研究區(qū)處在倒槽南側(cè)，偶有零星小雨。9日傍晚前后（圖略）倒槽南壓控制研究區(qū)，降水明顯，配合實(shí)況為大霧開(kāi)始消散。

2.2 探空資料分析

逆溫層是霧產(chǎn)生的重要條件，是影響霧發(fā)展強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的重要因素[4]。溫州沿海的探空資料顯示：從8月8日8：00—9日20：00（圖2），在大霧發(fā)生前期、維持和消散期間，8日8：00，700hPa以下開(kāi)始轉(zhuǎn)為西到西南風(fēng)，地面為東南風(fēng)，風(fēng)速小。8日20：00，700hPa以上逐漸轉(zhuǎn)為西到西南風(fēng)到400hPa，地面仍為東南風(fēng)，風(fēng)速稍大，2m/s。9日8：00，300hPa以下變成偏西風(fēng)。到大霧消散時(shí)，冷空氣南下影響，上層到低層逐漸轉(zhuǎn)為西北風(fēng)。

探空資料的溫度闊線表明：在大霧發(fā)生的前期和維持時(shí)期（圖2a、b、c），近地面為逆溫結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定層結(jié)；在大霧發(fā)展期間（圖2d），近地面逆溫層結(jié)逐漸加深；在大霧發(fā)生的后期，逆溫層結(jié)消失。大霧發(fā)展到最濃時(shí)，近飽和濕層上升到300hPa，在大霧發(fā)生的后期，高層濕層明顯下降。

3 物理量診斷

3.1 溫度平流的作用

從大霧發(fā)生前6h（7日20：00）850hPa上長(zhǎng)江中下游以南開(kāi)始出現(xiàn)暖平流形勢(shì)，到8日8：00開(kāi)始，暖平流自E100°一直東伸到E122°，在E100°以西地區(qū)為冷平流，呈西南-東北向，研究區(qū)處在暖平流東北角。從風(fēng)向和溫度等溫線的夾角看，到9日14：00溫度平流最強(qiáng)（圖略），18℃等溫線升到研究區(qū)。從925hPa上也可以看到相似的平流（圖略），到20：00強(qiáng)冷平流已滲透南下，大霧天氣趨于結(jié)束。中低層暖平流有利于近地層逆溫的建立，從而使低水汽凝結(jié)物和污染物等凝結(jié)核不易擴(kuò)散到高空，有利于霧的形成、發(fā)展和維持。暖濕平流帶來(lái)大量水汽為大霧形成提供了有利條件。正值春夏之交，地面溫度仍較低，當(dāng)南支暖濕氣流北上時(shí)，遇較冷的下墊面，迅速凝結(jié)，當(dāng)出現(xiàn)輻合時(shí)，并在此處形成大霧。地面又有海上吹來(lái)的東南風(fēng)，源源不斷帶來(lái)水汽，給此次大霧的形成添磚加瓦，在急流形成前，給溫州帶來(lái)了大霧天氣。隨著北方冷平流的加強(qiáng)南下影響溫州地區(qū)時(shí)，降水明顯，大霧消散。endprint

3.2 動(dòng)力條件診斷

以850hPa為例分析此次大霧過(guò)程的動(dòng)力場(chǎng)結(jié)構(gòu)（圖略），大霧發(fā)生時(shí)及維持期間，以蒼南為例的研究區(qū)中低層存在弱的輻合區(qū)，散度場(chǎng)在負(fù)散度區(qū)內(nèi)， 中心值在-2～-4*10-5s-1，表明由于低層暖平流的輸入，邊界層內(nèi)有弱的輻合上升運(yùn)動(dòng)。在大霧后期，與前期正好相反，9日20：00（圖略），散度場(chǎng)在正散度區(qū)內(nèi)，中心值為4～6*10-5s-1，表明低空以輻散下沉運(yùn)動(dòng)為主，輻散區(qū)從北至南擴(kuò)散，當(dāng)明顯降水發(fā)生時(shí)，大霧完全消散。能見(jiàn)度迅速上升。

3.3 水汽條件分析

霧是近地面層內(nèi)形成的一種水汽凝結(jié)的天氣現(xiàn)象，所以低層充足的水汽是霧形成和維持所需的重要條件，而暖濕氣流是由風(fēng)場(chǎng)向下游輸送的[5]。水汽的凝結(jié)有2種途徑：氣溫不變?cè)黾铀?；水汽不變，降低氣溫，使原?lái)空氣中的水汽量超過(guò)新氣溫條件下空氣中所能容納的飽和水汽量。此次大霧過(guò)程中是通過(guò)既增加水汽量又降低溫度的途徑來(lái)達(dá)到水汽飽和的。850hPa濕度未出現(xiàn)>90%的高濕區(qū)，925hPa卻很好地反映出了濕度的增加。到9日20：00大濕區(qū)明顯南落（圖略），預(yù)示著維持著大霧的濕度條件逐漸變差，大霧趨于結(jié)束。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)溫州沿海一次平流霧過(guò)程分析可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)霧指標(biāo)有指示特征的各氣象要素，在大霧發(fā)生前有小幅度振蕩過(guò)程，其中，能見(jiàn)度具有先期振蕩過(guò)程，之后陡降至1000m以下，風(fēng)速陡降至2m/s左右，相對(duì)濕度陡升至95%以上，溫度露點(diǎn)差陡降至0～1℃。

此次溫州沿海平流霧，發(fā)生前期和發(fā)生時(shí)天氣形勢(shì)穩(wěn)定，地面處于鞍形場(chǎng)中，隨著鞍形場(chǎng)逐漸自西南向東北生成倒槽時(shí)，大霧逐漸變濃變厚。探空曲線反映出的逆溫層明顯，達(dá)到900hPa，濕區(qū)達(dá)到300hPa，表明濕層厚，為此次長(zhǎng)時(shí)間的大霧維持階段提供了水汽條件。地面為弱的東南風(fēng)，為這次長(zhǎng)時(shí)間的大霧過(guò)程提供了水汽供給和穩(wěn)定層結(jié)條件。來(lái)自海上的東南暖濕空氣和地面倒槽的形勢(shì)是這次大霧發(fā)生的有力背景。

通過(guò)春季溫州沿海發(fā)生的平流霧過(guò)程診斷分析來(lái)進(jìn)行大霧天氣預(yù)報(bào)有利于提高該類(lèi)型大霧的預(yù)報(bào)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]馬治國(guó)，張春桂，陳家金，等.福建省沿海霧的氣候變化特征分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2011，32（增1）：69-73.

[2]候偉芬，王家宏.浙江沿海海霧發(fā)生規(guī)律和成因淺析[J].東海海洋，2004，22（2）：9-12.

[3]黃克慧，張意權(quán)，周功鋌，等.浙南沿海海霧特征分析[J].浙江氣象，2006，28（1）：18-22.

[4]李子華.云霧物理文選[M].北京：氣象出版社，2014.

[5]張紅巖，周發(fā)琇，張曉慧.黃海春季海霧的年際變化研究[J].海洋與湖沼，2005，3（1）：36-42.endprint