南寧機(jī)場3次輻射霧天氣過程分析

摘" 要：利用南寧機(jī)場自動觀測數(shù)據(jù)、ERA5 0.25°×0.25°再分析資料，從環(huán)流背景、不穩(wěn)定層結(jié)、水汽條件和冷卻條件等方面對2024年1月14日、3月5日和3月30日南寧機(jī)場3次輻射霧天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明，對于輻射霧過程，溫度露點差的階梯式下降、逐小時溫度的高下降率、大霧發(fā)生期間逐小時溫度的持續(xù)下降有利于出現(xiàn)能見度的極端低值（200～300 m）；較弱的水汽輸送條件下，局地的高濕條件（濕層延伸至500 hPa）配合輻射降溫及近地層的逆溫層仍能促使大霧的發(fā)生和維持；正、負(fù)速度的轉(zhuǎn)換有利于地表霧區(qū)在邊界層內(nèi)混合，進(jìn)而出現(xiàn)低云；近地層存在較弱但長時間下沉運(yùn)動時，有利于近低層水汽聚集，容易出現(xiàn)300 m以下的低云且云底高和能見度持續(xù)下降，當(dāng)下沉運(yùn)動加強(qiáng)且向地面延伸，能見度會出現(xiàn)最低值。

關(guān)鍵詞：輻射霧；溫度露點差；水汽條件；風(fēng)廓線雷達(dá)；天氣

中圖分類號：V321" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）01-0116-05

Abstract： Using automatic observation data from Nanning Airport and ERA5 0.25°×0.25° reanalysis data， the three radiation fog weather processes at Nanning Airport on January 14， March 5， and March 30， 2024 were analyzed from the aspects of circulation background， unstable stratification， water vapor conditions， and cooling conditions. The results show that for the radiation fog process， for the radiation fog process， the stepwise decrease in temperature dew point difference， the high hourly temperature decrease rate， and the continuous hourly temperature decrease during the occurrence of heavy fog are conducive to the occurrence of extreme low visibility values（200 to 300 meters）; Under weak water vapor transport conditions， local high humidity conditions （with the wet layer extending to 500 hPa） combined with radiative cooling and a near surface inversion layer can still promote the occurrence and maintenance of heavy fog; The conversion of positive and negative velocities is beneficial for the mixing of surface fog areas within the boundary layer， leading to the appearance of low clouds; When there is weak but long-term sinking motion in the near surface layer， it is conducive to the accumulation of water vapor in the near lower layer， which is prone to low clouds below 300 meters and continuous decrease in cloud base height and visibility. When the sinking motion strengthens and extends to the ground， the visibility will reach its lowest value.

Keywords： radiation fog; temperature dew point difference; water vapor; condition wind profile radar; weather

水平能見度是視力正常的人在當(dāng)時的條件下，能夠從天空背景中看到和辨認(rèn)目標(biāo)物的最大水平距離[1]，能見度的好壞直接影響人們的工作、生活[2]，同時對航班運(yùn)行也有著很大的影響[3]，而大霧與能見度又息息相關(guān)。大霧的類型分為多種，主要包括輻射霧、平流霧、鋒面霧等多種，其中又以平流霧和輻射霧較為常見[4]。輻射霧是由于地表輻射冷卻作用使地面氣層水汽凝結(jié)而形成的霧，具有明顯的季節(jié)性和日變化，其來去突然[5]，具有一定的難預(yù)報性。有關(guān)論文研究發(fā)現(xiàn)，700 hPa干層維持，1.5 km下弱風(fēng)速存在，有利于近地面快速輻射冷卻，垂直方向上無運(yùn)動或微弱運(yùn)動，為霧的形成和發(fā)展提供動力，貼低層弱西南暖濕氣流的輻合為濃霧形成提供了水汽條件[6]。

本文選取了2024年1月14日、3月5日和3月30日南寧機(jī)場3次輻射霧天氣過程，利用 ERA5（0.25°×0.25°）再分析資料、南寧機(jī)場自動觀測數(shù)據(jù)，從大尺度背景場、不穩(wěn)定條件、層結(jié)條件和水汽條件等方面探討輻射霧的形成和維持機(jī)制，總結(jié)大霧發(fā)生過程中各要素的變化規(guī)律，以期為今后類似天氣過程的預(yù)報提供一定參考。

1" 過程概況

2024年1月14日、3月5日和3月30日南寧機(jī)場出現(xiàn)大霧天氣，圖1為這3天的能見度變化趨勢，3天的大霧天氣過程開始時間、結(jié)束時間、持續(xù)時間及最低能見度見表1。3個大霧過程持續(xù)時間分別為150 min、157 min和193 min。1月14日最低能見度500 m，3月5日最低能見度300 m，3月30日最低能見度200 m。

2" 天氣形勢分析

由1月13—14日、3月4—5日和3月29—30日天氣圖（圖略）可知，1月13日南寧地區(qū)500 hPa南支槽逐漸東移，08：00—20：00南寧附近槽區(qū)呈填塞趨勢，14日08：00南寧地區(qū)轉(zhuǎn)為槽后西北偏西風(fēng)場；850 hPa 13日白天西南氣流和偏西氣流的弱輻合區(qū)逐漸消失，14日早晨轉(zhuǎn)受西南氣流影響，且風(fēng)速由6 m/s降至4 m/s；地面處于倒槽南部和入海高壓后部，氣壓梯度較小，風(fēng)向偏東，風(fēng)速維持2 m/s左右。3月4—5日南寧地區(qū)500 hPa處于槽后西北偏西風(fēng)場，850 hPa受較強(qiáng)的西南氣流影響，4日白天地面西南低壓強(qiáng)烈發(fā)展，由自動觀測數(shù)據(jù)（略）可得午后偏南陣風(fēng)達(dá)12～14 m/s，最高氣溫達(dá)30 ℃；4日夜間，地面偏南風(fēng)2～4 m/s，最低氣溫15 ℃，晝夜陣風(fēng)風(fēng)速差12 m/s，溫差15 ℃。3月29日500 hPa白天高空槽過境，夜間轉(zhuǎn)為槽前西南風(fēng)場；850 hPa處于逐漸增強(qiáng)的西南暖濕氣流中，30日08：00西南風(fēng)增大為14 m/s；925 hPa暖濕輻合明顯；地面由高壓后部轉(zhuǎn)為弱低壓場形勢。

總體而言，3次大霧發(fā)生前均有高空槽東移過程，其中3月30日高空槽過境后又迅速轉(zhuǎn)為槽前西南風(fēng)場，1月14日和3月5日仍處于槽后西北風(fēng)場或偏西風(fēng)場；850 hPa受西南氣流影響。1月14日和3月30日大霧發(fā)生前地面處于入海高壓后部或漸轉(zhuǎn)為低壓場形勢，地面風(fēng)速和氣壓梯度較小。3月5日受發(fā)展的西南低壓外圍環(huán)流影響，晝夜陣風(fēng)風(fēng)速差12 m/s，溫差15 ℃。3次過程地面風(fēng)速均在2～4 m/s，均存在輻射降溫條件，符合南寧機(jī)場低能見度預(yù)報指標(biāo)[7]輻射霧預(yù)警指標(biāo)。

3" 層結(jié)條件分析

由1月13日20：00、1月14日08：00、3月4日20：00和3月29日20：00南寧站溫度對數(shù)壓力圖（圖2）可知，1月13日20：00南寧地區(qū)地面至中高空水汽條件較好，濕層（相對濕度80%以上）高度延伸至500 hPa附近，近地層到中層由弱的偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，存在暖平流，但此時無明顯的逆溫層存在；14日08：00南寧地區(qū)925 hPa以下出現(xiàn)明顯的逆溫層，近地層為弱的偏東風(fēng)，靜穩(wěn)層結(jié)有利于低能見度的維持。3月4日20：00至5日08：00，南寧地區(qū)近地層為東南偏南風(fēng)，925 hPa至850 hPa為較強(qiáng)西南氣流，中層由西北氣流逐漸轉(zhuǎn)為西北偏西氣流，風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，存在暖平流；925 hPa附近有逆溫層存在，且逐漸發(fā)展增厚，大氣層結(jié)穩(wěn)定，同時濕層增厚至925 hPa。3月29日20：00南寧地區(qū)近地層為偏北風(fēng)，925 hPa至700 hPa以西南氣流為主，中高層為西北偏西氣流，風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，存在暖平流，地表存在冷墊，大霧出現(xiàn)前近地層有逆溫層，不穩(wěn)定能量較小，層結(jié)穩(wěn)定。

3月29日20：00南寧站溫度對數(shù)壓力圖

總體而言，1月14日濕層最為深厚，3次過程近地面水汽條件較好，近地層至中層均存在暖平流，大霧出現(xiàn)前后近地面層均出現(xiàn)逆溫層，靜穩(wěn)層結(jié)有利于低能見度的出現(xiàn)和維持。

4" 冷卻條件分析

表2是根據(jù)南寧機(jī)場自動觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計所得的數(shù)值。結(jié)合表2和南寧機(jī)場低能見度預(yù)報指標(biāo)[7]可得，3次輻射霧過程前2小時各要素值均在南寧機(jī)場低能見度預(yù)報指標(biāo)各要素取值范圍內(nèi)。結(jié)合圖1和圖3得，1月14日05：00—05：20溫度明顯下降，但露點溫度也隨之下降了，所以臨近大霧時溫度露點差有個突增的過程。臨近大霧溫度的明顯下降有利于水汽的凝結(jié)，這與05：30后能見度開始下降有一定的相關(guān)性。大霧期間溫度呈現(xiàn)波動性，表征著近地層的相對不穩(wěn)定，因此1月14日的最低能見度（500 m）較其他2次過程更高。3月5日在大霧發(fā)生前溫度和溫度露點差有一次明顯下降過程，這與3月5日05：30后能見度急劇下降有關(guān)。07：40溫度露點差的第二次下降可能是造成3月5日大霧過程能見度最低值300 m的原因。3月30日過程溫度露點差的階梯式下降伴隨著能見度的階梯式下降，且溫度露點差的階梯式下降有利于較低能見度的出現(xiàn)。由圖4可知，從3次大霧過程前一天的20：00至大霧當(dāng)天的11：00，1月14日逐小時溫度最高下降0.5 ℃，3月5日最高下降3.57℃，3月30日最高下降0.72 ℃，其中1月14日和3月5日大霧發(fā)生期間溫度逐小時變化呈上升趨勢，而3月30日仍呈下降趨勢，這可能與3月30日最低能見度200 m的出現(xiàn)有關(guān)。

總體來說，輻射霧期間溫度波動較為明顯則不利于出現(xiàn)較低能見度，溫度露點差的階梯式下降與能見度的階梯式下降有一定的相關(guān)性，且溫度露點差的階梯式下降及逐小時溫度的高下降率有利于較低能見度的出現(xiàn)。輻射霧發(fā)生期間溫度的持續(xù)下降有利于出現(xiàn)能見度的極端低值。

5" 水汽條件分析

由1月13日、3月4日、3月29日20：00南寧機(jī)場925 hPa水汽通量圖（圖5）分析可得，1月13日和3月29日20：00南寧地區(qū)水汽輸送條件一般，水汽通量均不足10 g·cm-2·hPa-1·s-1；3月4日20：00廣西東南部到中部水汽通量最高達(dá)21 g·cm-2·hPa-1·s-1，且水汽向南寧機(jī)場方向輸送，充沛的水汽條件只需要配合一定的層結(jié)條件和冷卻條件即可凝結(jié)成霧。

6" 風(fēng)廓線雷達(dá)垂直速度分析

分析南寧機(jī)場風(fēng)廓線雷達(dá)垂直速度圖（圖略）數(shù)據(jù)可知，1月13日17：00—20：00，垂直速度為負(fù)值，對應(yīng)下沉運(yùn)動（弱降水導(dǎo)致），后續(xù)降水停止，負(fù)速度區(qū)僅在云中出現(xiàn)；14日06：00—08：00，1 500 m以下再次出現(xiàn)弱的負(fù)速度區(qū)（0.1 m/s），正、負(fù)速度的轉(zhuǎn)換有利于地表霧區(qū)在邊界層內(nèi)混合，進(jìn)而出現(xiàn)低云。3月5日07：00—08：50近地面有持續(xù)的弱下沉運(yùn)動，利于霧的維持。3月30日夜間機(jī)場上空500～2 000 m存在較弱但長時間下沉運(yùn)動，有利于近低層水汽聚集，對應(yīng)01：00出現(xiàn)300 m以下的低云且云底高持續(xù)下降；01：00—07：00近地面有間歇性下沉運(yùn)動，04：38開始出現(xiàn)大霧，06：00后下沉運(yùn)動加強(qiáng)且向地面延伸，能見度下降至最低200 m；31日00：00—07：00機(jī)場上空500～2 000 m存在較弱間歇性下沉運(yùn)動，02：00—05：00下沉運(yùn)動加強(qiáng)且向地面延伸，能見度雖有下降，但維持在5 000 m以上；30日07：12后近地面轉(zhuǎn)為弱的上升運(yùn)動，隨著上升運(yùn)動的維持和加強(qiáng)，能見度于07：51上升至1 200 m；31日05：00后近地層以弱的上升運(yùn)動為主，不利于能見度驟降；30日日出后，隨著地表溫度增高，維持低能見度的濕度條件已不滿足，但08：00—12：00近低層長時間的下沉運(yùn)動有利于霧抬升后低云的維持。

總結(jié)得出，正、負(fù)速度的轉(zhuǎn)換有利于地表霧區(qū)在邊界層內(nèi)混合，進(jìn)而出現(xiàn)低云。近地層存在較弱且長時間下沉運(yùn)動時，有利于近低層水汽聚集，容易出現(xiàn)300 m以下的低云，且云底高和能見度持續(xù)下降，當(dāng)下沉運(yùn)動加強(qiáng)且向地面延伸，會能見度出現(xiàn)最低值，反之近地層以弱的上升運(yùn)動為主，不利于能見度驟降。

7" 結(jié)論

本文利用南寧機(jī)場自動觀測數(shù)據(jù)、ERA5 0.25°×0.25°再分析資料，對南寧機(jī)場1月14日、3月5日和3月30日共3次輻射霧天氣進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

1）對于輻射霧過程，溫度露點差的階梯式下降、逐小時溫度的高下降率、大霧發(fā)生期間逐小時溫度的持續(xù)下降，有利于出現(xiàn)能見度的極端低值（200～300 m）。

2）對于輻射霧過程，較弱的水汽輸送條件下，局地的高濕條件（濕層延伸至500 hPa）配合輻射降溫及近地層的逆溫層仍能促使大霧的發(fā)生和維持。

3）正、負(fù)速度的轉(zhuǎn)換有利于地表霧區(qū)在邊界層內(nèi)混合，進(jìn)而出現(xiàn)低云。

4）近地層存在較弱但長時間下沉運(yùn)動時，有利于近低層水汽聚集，容易出現(xiàn)300 m以下的低云且云底高和能見度持續(xù)下降，當(dāng)下沉運(yùn)動加強(qiáng)且向地面延伸，能見度會出現(xiàn)最低值。

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