昆明長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)一次大霧過程分析

李清楊 閆哲鑫 方瑩紅 趙炳陽 董魯佳

摘要：世界時(shí)2015年12月29日16時(shí)到31日03時(shí)，昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)了大霧天氣過程，本文利用NCEP再分析資料，畫出500hPa、850hPa高空?qǐng)D以及地面天氣圖來分析此次過程的環(huán)流形勢(shì)演變。其中世界時(shí)29日12時(shí)代表過程前，30日00時(shí)、30日12時(shí)、31日00時(shí)代表過程中，31日06時(shí)代表過程后。本文還通過風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、濕度和能見度等主要?dú)庀笠刈兓M(jìn)行分析，另外分析地形特征及昆明準(zhǔn)靜止鋒對(duì)大霧過程的影響，得出一般性規(guī)律及結(jié)論。

關(guān)鍵詞：大霧;鋒面霧;環(huán)流形勢(shì);氣象要素分析

由于大霧造成的低能見度一直是影響飛機(jī)起落和機(jī)場(chǎng)航班正常運(yùn)行的一個(gè)重要因素，有數(shù)據(jù)顯示，在1951—1985年間的245次與氣象有關(guān)的嚴(yán)重飛行事故中，受能見度影響的占47起，達(dá)到了19.2%，僅次于低云。因此，了解大霧的形成原因、消散條件及變化特征，有利于飛機(jī)的起飛、降落安全及機(jī)場(chǎng)各部門的正常運(yùn)行。通過比對(duì)機(jī)場(chǎng)metar報(bào)文的大霧能見度數(shù)值，選取世界時(shí)2015年29日16時(shí)至31日03時(shí)一次大霧過程進(jìn)行分析。

1 過程介紹及大尺度天氣背景

過程前的環(huán)流形勢(shì)顯示，500hPa圖中，在亞洲上空整體是平直的西風(fēng)氣流，天氣形勢(shì)比較穩(wěn)定，有利于維持將要出現(xiàn)的大霧天氣。在850hPa圖中，由等溫線的分布可以看到，在東北方向中低空位置有冷區(qū)，西南方向20℃等溫線處形成暖區(qū)。因此，東北冷氣團(tuán)和西南暖氣團(tuán)之間的等溫線密集區(qū)內(nèi)即存在昆明準(zhǔn)靜止鋒。衛(wèi)星云圖顯示云南上空為一片非常寬廣的云區(qū)在地面圖中，長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)附近氣壓在840hpa左右，處于高壓脊附近，主要受東北部氣流控制，且風(fēng)速較大，溫度在6℃左右。

過程期間，結(jié)合三個(gè)時(shí)刻的500hPa圖來看，印度地區(qū)以西為一高脊控制并加強(qiáng)，中國(guó)大陸東北地區(qū)形成槽并加深。槽位于120°E附近，槽底可伸至30°N以南，此槽為東亞大槽，并不斷發(fā)展，高壓脊和東亞大槽一起直向東移動(dòng)。850hPa天氣圖上，昆明機(jī)場(chǎng)處于高壓受偏東風(fēng)氣流控制，且處于等壓線密集處，高壓不斷向東移動(dòng)，在機(jī)場(chǎng)周邊形成氣壓梯度，氣壓逐漸降低，所受氣流影響不斷減弱，溫度也在不斷下降，有利于大霧的形成。在地面圖上，高壓向東南部平移，受東部氣流影響較大，且氣流變?nèi)酰L(fēng)速降低，溫度降至4℃左右，有利于大霧的生成。

過程后，從500hpa天氣圖可以看出，隨著西北氣流的加強(qiáng)，印度上空的脊加強(qiáng)，東亞大槽加深，西風(fēng)氣流轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞅睔饬?，原來的形?shì)結(jié)構(gòu)被破壞，昆明準(zhǔn)靜止鋒迅速減弱，趨于消散。在地面圖中，且此時(shí)溫度逐漸上升至11℃，風(fēng)速增加，破壞了大氣的穩(wěn)定，有利于大霧的消散。

2 垂直分析

利用不同氣壓高度下的溫度數(shù)據(jù)做出了溫度廓線圖。在溫度廓線圖中可以看出，在800hPa附近存在一個(gè)逆溫層。較暖而輕的空氣位于較冷而重的空氣上面，形成穩(wěn)定的空氣層，阻礙空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，有利于霧的維持。

在大霧發(fā)生時(shí)，相對(duì)濕度一般達(dá)到90%以上，且伴有微風(fēng)，溫度有一段相對(duì)平穩(wěn)的階段，因此根據(jù)大霧的一般產(chǎn)生條件，對(duì)2015年12月29日16時(shí)—31日03時(shí)這段時(shí)間的能見度、風(fēng)速風(fēng)向、溫度露點(diǎn)溫度、相對(duì)濕度、降水等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 能見度

圖5是29日13時(shí)到31日09時(shí)（世界時(shí)）的機(jī)場(chǎng)能見度觀測(cè)數(shù)據(jù)，29日12時(shí)，能見度從4000米開始下降，一直下降到500米，從29日16時(shí)至31日03時(shí)能見度一直維持在200—1300米之間，31日03點(diǎn)之后霧氣開始消散，能見度開始升高，標(biāo)志著這次大霧的結(jié)束。

4 風(fēng)場(chǎng)的分析

風(fēng)速風(fēng)向的變化對(duì)于大霧的產(chǎn)生和消散有重要的影響，大霧時(shí)期近地面大氣處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，基本無對(duì)流天氣，因此風(fēng)速一般較小，期間風(fēng)速的變化如下圖所示。

從風(fēng)速圖中可以看出，大霧發(fā)生時(shí)期風(fēng)速總體維持在5m/s附近，屬于微風(fēng)，31日05時(shí)風(fēng)速在1小時(shí)內(nèi)從2m/s上升至6m/s，風(fēng)速的增加加速了大霧的消散。除此之外，風(fēng)向的變化對(duì)于大霧天同樣有影響，大霧期間風(fēng)向的變化如下表所示：

在大霧的產(chǎn)生和發(fā)展階段，風(fēng)向?yàn)闁|北偏北方向，大霧的消散階段，風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，此次大霧過程風(fēng)向的變化對(duì)大霧的消散起絕對(duì)性作用。

結(jié)合昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)周邊的地形走勢(shì)以及昆明準(zhǔn)靜止鋒日間東退夜間西進(jìn)的規(guī)律，并且在西進(jìn)期間，東北方向的冷空氣隨著東北風(fēng)進(jìn)入機(jī)場(chǎng)區(qū)域，機(jī)場(chǎng)受到準(zhǔn)靜止鋒的控制，大霧產(chǎn)生：東退期間，冷空氣及已產(chǎn)生的大霧隨著較大的西南風(fēng)吹出機(jī)場(chǎng)區(qū)域，機(jī)場(chǎng)退出準(zhǔn)靜止鋒的控制范圍，大霧消散。

5 溫度場(chǎng)的分析

除風(fēng)場(chǎng)之外，溫度也是影響大霧的主要?dú)庀笠蛩刂?，?dāng)近地面溫度與露點(diǎn)溫度相當(dāng)接近或相同時(shí)，近地面就會(huì)有小水滴析出，此時(shí)空氣濕度逐漸增大，為霧的形成產(chǎn)生的關(guān)鍵的濕度條件。本次大霧過程中的溫度和露點(diǎn)溫度的變化如下圖所示。

從圖7中可以看出，在霧的產(chǎn)生和發(fā)展階段，溫度與露點(diǎn)溫度完全重合，理論來講此時(shí)相對(duì)濕度將會(huì)達(dá)到100%，小水滴不斷形成，空氣濕度達(dá)到飽和狀態(tài)，大霧持續(xù)發(fā)生。31日07時(shí)開始，溫度開始上升，露點(diǎn)溫度開始下降，隨后緩慢上升（相比溫度上升緩慢），溫度與露點(diǎn)溫度開始分離，相對(duì)濕度不再保持100%，小水滴消失，水汽不再充足，大霧逐漸消散，能見度恢復(fù)。

6 相對(duì)濕度的分析

霧的分析中，主要是通過風(fēng)、溫度和相對(duì)濕度等主要?dú)庀笠刈鳛榉治鲋黧w，而在一段時(shí)間內(nèi)，超過90%的時(shí)間段內(nèi)空氣的相對(duì)濕度值達(dá)到90%及以上時(shí)，就很有可能出現(xiàn)大霧天氣，因此，相對(duì)濕度也是衡量大霧天氣的重要指標(biāo)之一。本文大霧過程中相對(duì)濕度的變化情況如下圖所示。

從圖中可以看出，29日12時(shí)31日06時(shí)內(nèi)相對(duì)濕度一直保持在100%的飽和狀態(tài)，溫度和露點(diǎn)隨時(shí)間保持一致。以此可以說明，在濃霧期間，空氣濕度一直處于飽和狀態(tài)，為大霧的持續(xù)發(fā)生提供了可靠的濕度條件。31日06時(shí)之后，相對(duì)濕度開始下降至80%以下，失去了大霧產(chǎn)生的基礎(chǔ)條件，大霧逐漸消散，能見度逐漸恢復(fù)。

7 降水

大霧開始前有出現(xiàn)輕微降水和薄霧

大霧進(jìn)行時(shí)有出現(xiàn)毛毛雨和持續(xù)性輕微降雨

輕微降雨一直持續(xù)到大霧結(jié)束后一小時(shí)。顯然，前一日受冷空氣影響，有明顯降水，地面水汽充沛。

8 地形

昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)距離昆明市中心23.9km，從城區(qū)到機(jī)場(chǎng)為緩慢爬坡地勢(shì)，機(jī)場(chǎng)地處小哨和昆明兩個(gè)盆地的盆沿交匯地帶。機(jī)場(chǎng)3km以外東西向均有同機(jī)場(chǎng)走向一致的連綿山脈（東北—西南），昆明城區(qū)平均海拔為1897米，而長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)的海拔約為2100米，機(jī)場(chǎng)西部、西北部的最高點(diǎn)約2200米，東部、東南部達(dá)到2500米，而且機(jī)場(chǎng)周圍下墊面較濕潤(rùn)，也就是說長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)相當(dāng)于一個(gè)小洼池。

昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)的跑道朝向南是昆明盆地，朝向北是小哨盆地。兩條跑道方向與旁邊兩條山脈的走向平行，地勢(shì)由東北向西南呈現(xiàn)出階梯式的下降，兩頭無高大山脈，因此更容易受東北方向和西南方向的氣團(tuán)影響。長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)周圍植被覆蓋，地面溫度相對(duì)較低，濕度較大，無城市熱島效應(yīng)，無建筑物阻擋冷空氣，長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)屬于冷空氣的入口，當(dāng)大面積的冷空氣從東北方向緩慢而來，越過機(jī)場(chǎng)北部的高點(diǎn)，冷空氣爬升，在半山腰會(huì)出現(xiàn)霧天。同時(shí)由于東北方向氣流相對(duì)于機(jī)場(chǎng)較低，機(jī)場(chǎng)易受上升氣流影響，或是低云移動(dòng)到機(jī)場(chǎng)接地而形成霧。

9 結(jié)論

昆明準(zhǔn)靜止鋒是產(chǎn)生這次大霧的主要原因，本文分析了2015年12月29日16時(shí)—31日03時(shí)的大霧天氣，分析了整個(gè)大霧過程中的基本特征，得到以下結(jié)論：

（1）此次大霧過程的環(huán)流形勢(shì)為：大霧發(fā)生前，亞洲上空整體為平直的西風(fēng)氣流，天氣形勢(shì)穩(wěn)定，有利于維持將要出現(xiàn)的大霧天氣;大霧過程中，東亞大槽緩慢東移并不斷加深，氣流變?nèi)?大霧過程后，西風(fēng)氣流轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞅睔饬?，破壞了原來的形?shì)結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)靜止鋒迅速減弱，有利于大霧天氣的消散。

（2）大霧發(fā)生期間，長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)為東北風(fēng)，風(fēng)速在2～5m/s之間。風(fēng)向轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，風(fēng)速加大到6m/s以上，有利于能見度的好轉(zhuǎn)。

（3）大霧持續(xù)期間溫度較低，多在4℃以下，相對(duì)濕度較大，為100%。

（4）大霧前一日的降水有利于為大霧的形成提供充沛的水汽條件。

（5）大霧發(fā)生時(shí)，在800hPa附近會(huì)存在一個(gè)鋒面逆溫層，形成一種極其穩(wěn)定的空氣層，阻礙著空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，有利于霧的形成，降低了能見度。

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資助項(xiàng)目：中國(guó)民航大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（IEXCAUC2019012）