洛陽(yáng)地區(qū)一次極端低能見(jiàn)度過(guò)程分析

馬宇琪

摘 要

基于中國(guó)氣象局下發(fā)的地面及高空實(shí)況資料，對(duì)河南東部及洛陽(yáng)地區(qū)一次極端低能見(jiàn)度天氣的成因進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明：本次大霧主要是由于輻射冷卻和平流輻射霧兩個(gè)原因，河南東北部持續(xù)大霧主要是由于低層穩(wěn)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(jiàn)度天氣持續(xù)維持和發(fā)展，地面的均壓場(chǎng)和弱風(fēng)速，有利于大霧的維持，穩(wěn)定的大氣層結(jié)給大霧的輸送提供了良好的通道，洛陽(yáng)地區(qū)白天溫度高導(dǎo)致地面減壓作用，地面產(chǎn)生穩(wěn)定的東北風(fēng)，使東部霧區(qū)持續(xù)推進(jìn)到洛陽(yáng)地區(qū)，與洛陽(yáng)特有的地形相結(jié)合，形成洛陽(yáng)地區(qū)極端低能見(jiàn)度天氣情況。

關(guān)鍵詞

逆溫層;輻射霧;輻射平流霧

中圖分類(lèi)號(hào)： P4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

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

0 引言

洛陽(yáng)地形三面環(huán)山，東面是平原地帶，冬季東北風(fēng)多發(fā)，東北暖濕氣流往往夾雜著污染物，到達(dá)洛陽(yáng)地區(qū)后，受三面環(huán)山的阻擋，無(wú)法順利向四周擴(kuò)散，容易在洛陽(yáng)地區(qū)堆積。另外，在逆溫層的覆蓋下，與三面環(huán)山共同作用，形成一個(gè)穩(wěn)定的蓋子，使霧霾天氣進(jìn)一步加強(qiáng)。洛陽(yáng)機(jī)場(chǎng)承擔(dān)洛陽(yáng)地區(qū)航班運(yùn)輸任務(wù)，同時(shí)飛行學(xué)院訓(xùn)練任務(wù)繁多，機(jī)場(chǎng)繁忙，訓(xùn)練飛機(jī)機(jī)型小，對(duì)天氣要素的抵抗能力弱，冬季低能見(jiàn)度多發(fā)，存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，所以本文就2019年12月22日的低能見(jiàn)度天氣進(jìn)行簡(jiǎn)單探討，以希望提高洛陽(yáng)地區(qū)低能見(jiàn)度天氣的保障水平。

1 數(shù)據(jù)資料

中國(guó)氣象局下發(fā)的地面觀測(cè)網(wǎng)實(shí)況資料和探空實(shí)況資料，洛陽(yáng)氣象局多普勒雷達(dá)探空資料，洛陽(yáng)機(jī)場(chǎng)地面觀測(cè)資料，歐中中心數(shù)值資料，結(jié)合當(dāng)天的天氣背景、物理量場(chǎng)等進(jìn)行多方面的分析，總結(jié)了此次極端低能見(jiàn)度天氣的成因。

2 天氣實(shí)況

2019年12月22日，早上洛陽(yáng)地區(qū)能見(jiàn)度為一公里，中午地面溫度最高十二攝氏度，能見(jiàn)度轉(zhuǎn)至三公里以上，能見(jiàn)度較好，洛陽(yáng)地區(qū)以晴天為主。洛陽(yáng)東北區(qū)域?yàn)榇竺娣e霧霾區(qū)，其中鄭州、石家莊一線(xiàn)以東地區(qū)，有大范圍強(qiáng)霧霾區(qū)域，能見(jiàn)度最低為50米以下，航班備降及取消四架，訓(xùn)練任務(wù)提前收?qǐng)?。至下午六點(diǎn)開(kāi)始，洛陽(yáng)地區(qū)能見(jiàn)度開(kāi)始變差，至晚上八點(diǎn)，能見(jiàn)度最低為50米。圖1為晚上八點(diǎn)河南區(qū)域能見(jiàn)度分布圖。此次極端霧霾天氣持續(xù)時(shí)間短，來(lái)勢(shì)迅猛，能見(jiàn)度低，霧霾天氣引起洛陽(yáng)境內(nèi)多條高速封閉，多架次航班延誤或取消，降低空氣質(zhì)量，呼吸系統(tǒng)疾病多發(fā)，影響人們身體健康，給人們生活出行帶來(lái)很大的影響[1]。

3 診斷分析

3.1 高空環(huán)流形式

2017年12月22日早八點(diǎn)，500hpa高空?qǐng)D上（圖略），亞洲中高緯度為兩槽一脊形，河南河北地區(qū)為低槽后部，高壓脊前部，盛行西北氣流，溫度場(chǎng)與高度場(chǎng)基本一致，西北干冷氣流具有弱的下沉作用。至晚上二十點(diǎn)，隨著低槽東移，洛陽(yáng)及鄭州區(qū)域上空環(huán)流平直。上午八點(diǎn)，實(shí)況探空?qǐng)D（圖略），850hpa及925hpa有暖中心覆蓋洛陽(yáng)以東，囊括鄭州、商丘、安陽(yáng)區(qū)域，穩(wěn)定的暖中心的存在，有利于逆溫層的維持，大氣較長(zhǎng)時(shí)間處于靜力平衡狀態(tài)，穩(wěn)定的逆溫層使污染物不易擴(kuò)散。925hpa河南區(qū)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?guī)?lái)的水汽，使逆溫層更加穩(wěn)定。晚上八點(diǎn)，925hpa暖中心西移到洛陽(yáng)上空，且850hpa及925hpa伴隨低空環(huán)流。

3.2 地面形勢(shì)場(chǎng)

分析早八點(diǎn)海平面氣壓場(chǎng)及站點(diǎn)資料，河南區(qū)位于均壓場(chǎng)，等壓線(xiàn)稀疏，冷高壓位于山西境內(nèi)，邊界在山西與河北交界處，洛陽(yáng)地區(qū)（紅色五角星處）盛行西風(fēng)，鄭州以東區(qū)域盛行南風(fēng)，整體風(fēng)向根據(jù)地形走勢(shì)，吹向河北境內(nèi)。在山西河北交界處以東區(qū)域，為低能見(jiàn)度區(qū)域。至晚上八點(diǎn)，冷空氣東移，未從北路影響到石家莊南部以及河南區(qū)域，故低能見(jiàn)度天氣繼續(xù)維持。地面氣壓場(chǎng)呈東北高西南低，洛陽(yáng)及洛陽(yáng)東北部盛行東北風(fēng)，將污染物帶至洛陽(yáng)。大尺度的弱下沉運(yùn)動(dòng)使近地面逆溫作用更加明顯，同時(shí)，西南暖濕氣流的輸送，使逆溫層進(jìn)一步加強(qiáng)，使得河南東部溫濕條件得以長(zhǎng)時(shí)間維持。無(wú)明顯冷空氣的到來(lái)，不足以打破逆溫層的影響?？傮w來(lái)說(shuō)，上午的均壓場(chǎng)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(dòng)力條件。

3.3 冷卻條件

根據(jù)地面實(shí)況資料顯示，鄭州以東北區(qū)域，與洛陽(yáng)地區(qū)相比，全天溫度較低，差值可達(dá)十?dāng)z氏度以上，洛陽(yáng)地區(qū)晴天少水汽，由于東北部區(qū)域溫度低，濕度大，不易擴(kuò)散，全天低能見(jiàn)度天氣持續(xù)保持。

3.4 水汽條件

近地層洛陽(yáng)及其西南區(qū)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(diǎn)之后，以鄭州往東一線(xiàn)，風(fēng)場(chǎng)呈現(xiàn)出南北輻合狀態(tài)，水汽聚集狀態(tài)，非常有利于低能見(jiàn)度天氣的產(chǎn)生。

分析近地面的水汽通量散度（圖略），鄭州及河南東北部區(qū)域，近地層水汽通量散度為負(fù)值區(qū)域，十五點(diǎn)之后呈現(xiàn)加強(qiáng)趨勢(shì)，說(shuō)明近地層在持續(xù)保持水汽的輻合狀態(tài)，給霧霾天氣提供了持續(xù)穩(wěn)定的水汽條件，從而使得低能見(jiàn)度天氣可以維持并加強(qiáng)。此外，上干下濕的水汽條件，有利于大霧的發(fā)展和維持，再加上晚上低層水汽的輻合，使大霧持續(xù)加強(qiáng)。

3.5 風(fēng)力條件

適宜的風(fēng)速對(duì)低能見(jiàn)度天氣的形成和維持具有較大影響，全天地面處于均壓場(chǎng)中，且水汽條件適宜，風(fēng)速較小，有利于水汽的凝結(jié)和聚集，鄭州東北部區(qū)域持續(xù)維持低能見(jiàn)度天氣。

中午過(guò)后，如圖2地面溫度分布圖，洛陽(yáng)及西南地區(qū)增溫迅猛，與鄭州以東地區(qū)最大溫度差可大十二攝氏度，劇烈的增溫必然引起氣壓場(chǎng)的減弱，從而導(dǎo)致氣壓差的變化，實(shí)況顯示，洛陽(yáng)地區(qū)白天以VRB風(fēng)向居多，風(fēng)速均為兩米以下，至晚上六點(diǎn)，平均風(fēng)速迅速增加到六米每秒，能見(jiàn)度開(kāi)始降低到五十米。此刻地面溫度已經(jīng)迅速降低到一攝氏度，近地面穩(wěn)定的逆溫層已經(jīng)形成，逆溫層之下，因缺少上下交換，無(wú)法打破逆溫層，逆溫層為污染物的輸送提供了穩(wěn)定的通道[2]，故鄭州東北部的霧霾區(qū)域持續(xù)往洛陽(yáng)地區(qū)推進(jìn)。結(jié)合地形，逆溫層與三面山的作用形成暖蓋，覆蓋在洛陽(yáng)地區(qū)，使污染物進(jìn)一步聚集，使洛陽(yáng)地區(qū)的能見(jiàn)度遠(yuǎn)低于周邊區(qū)域，持續(xù)維持低能見(jiàn)度天氣。

3.6 探空TLOGP圖

鄭州以東為大范圍污染區(qū)域，所以調(diào)用鄭州晚八點(diǎn)的探空資料，制作tlogp圖，如圖3，可以看到，鄭州區(qū)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(duì)應(yīng)的鄭州和洛陽(yáng)地面溫度在1℃，鄭州區(qū)域中低層全天風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流存在，穩(wěn)定的逆溫層，不僅不利于污染物的擴(kuò)散，反而為污染物向洛陽(yáng)地區(qū)的輸送提供了穩(wěn)定通道。

受東北風(fēng)的持續(xù)作用，霧霾在洛陽(yáng)地區(qū)聚集一段時(shí)間后，逐漸越過(guò)洛陽(yáng)西側(cè)山脈，晚上十一點(diǎn)，能見(jiàn)度回升到一公里以上，洛陽(yáng)地區(qū)極端大霧天氣消散，但是由于地面逆溫仍然存在，風(fēng)速減弱，且未有云層覆蓋，晴空輻射作用較大，能見(jiàn)度未有明顯好轉(zhuǎn)。

4 結(jié)論

（1）此次造成河南大部分地區(qū)大霧天氣的主要原因：河南東北部全天穩(wěn)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(qū)域;濕度分層具有“上干下濕”的配置;地面均壓場(chǎng)導(dǎo)致風(fēng)速條件適宜;河南東部暖濕氣流對(duì)水汽的輸送。

（2）洛陽(yáng)地區(qū)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(kuò)散;再加上白天持續(xù)高溫導(dǎo)致地面減壓作用，導(dǎo)致晚上東北風(fēng)較強(qiáng);并且穩(wěn)定的大氣層結(jié)，為污染物輸送提供了良好的通道，使東部地區(qū)污染物移動(dòng)至本場(chǎng)，與本場(chǎng)特殊地形結(jié)合，導(dǎo)致低能見(jiàn)度天氣，能見(jiàn)度遠(yuǎn)低于周邊地區(qū)。是一次可預(yù)見(jiàn)的以平流輸送為主的極端低能見(jiàn)度天氣。

參考文獻(xiàn)

[1]何詩(shī)玥.霧霾對(duì)生活的影響與應(yīng)對(duì)措施[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2018，10：122.

[2]張強(qiáng).地形和逆溫層對(duì)蘭州市污染物輸送的影響[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2001，21（3）：230-234.