張靜芳,朱崔瑩,喬 芬

(榆林機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái),陜西榆林 719000)

榆林機(jī)場(chǎng)一次復(fù)雜大霧演變分析

張靜芳,朱崔瑩,喬 芬

(榆林機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái),陜西榆林 719000)

為了解榆林機(jī)場(chǎng)復(fù)雜大霧變化過程中近地層氣象要素變化特征,利用常規(guī)天氣圖和AWOS系統(tǒng)采集的氣溫、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、能見度等實(shí)時(shí)資料,利用天氣學(xué)原理對(duì) 2011年 12月 1日榆林機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)的復(fù)雜大霧天氣過程進(jìn)行綜合分析。得出相對(duì)濕度為 91%～95%是榆林機(jī)場(chǎng)冬季大霧形成的臨界狀態(tài),相對(duì)濕度 95%是榆林機(jī)場(chǎng)大霧穩(wěn)定持續(xù)的臨界值,機(jī)場(chǎng)積雪被清掃的跑道與周圍覆蓋著厚厚積雪的地表之間存在輻射差異,該差異可能導(dǎo)致淺霧、碎霧發(fā)生明顯變化。

機(jī)場(chǎng);復(fù)雜霧;能見度;變化特征

2011年 12月 1日陜西省榆林市榆陽(yáng)機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)了復(fù)雜大霧天氣過程,此次霧對(duì)飛行影響較大。07— 10時(shí)機(jī)場(chǎng)能見度忽高忽低,10:13機(jī)場(chǎng)能見度突然降低,低于機(jī)場(chǎng)起降標(biāo)準(zhǔn),并持續(xù) 2 h,造成上午兩個(gè)航班備降,其他航班均延誤。有大量文獻(xiàn)分析了沿海和內(nèi)陸的大霧特征[1-7],而針對(duì)地處黃土高原又在沙漠邊緣機(jī)場(chǎng)的大霧分析較少,為此,根據(jù)常規(guī)天氣資料以及 AWOS自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù),對(duì)這次復(fù)雜大霧天氣過程的形成及演變進(jìn)行詳細(xì)分析,以求得到對(duì)榆林機(jī)場(chǎng)復(fù)雜大霧預(yù)報(bào)有用的氣象要素特征和預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。

1 天氣概況

2011年 11月 28— 29日榆林出現(xiàn)一次強(qiáng)降雪天氣過程,過程期間,能見度下降,24 h降水量 22 mm,地面積雪厚 10cm,這在干旱的榆林地區(qū)少有。強(qiáng)降水為后期出現(xiàn)的復(fù)雜大霧天氣提供重要的水汽條件。29日下午天氣轉(zhuǎn)為多云,30日少云,12月 1日 06— 13時(shí)出現(xiàn)復(fù)雜的大霧天氣。

2 環(huán)流背景

11月 30日 20時(shí) 500 hPa為兩槽一脊型,里海、紅海一線有一槽線,另一條為東亞大槽,中緯度西亞至我國(guó)東部為寬廣脊區(qū),受貝加爾湖西側(cè)西伯利亞南部小股冷空氣影響,在內(nèi)蒙古西部(102°E)有小短波槽東移,槽后有弱冷平流,榆林機(jī)場(chǎng)處在脊前偏西北風(fēng)控制區(qū)域。低層 700、850 hPa也為脊前西北氣流控制。

12月 1日 08時(shí) 500 hPa短波槽發(fā)展東移至107°E(寧夏與陜西交界處),榆林處在槽前偏西氣流里,槽后有弱降溫區(qū);700hPa有槽和降溫區(qū)與高層配合,850 hPa與之相反為高壓脊和暖溫區(qū),低層相對(duì)濕度較大,溫度露點(diǎn)差平均是 2.4oC。08時(shí)地面圖上榆林機(jī)場(chǎng)處在高壓后部,地面氣壓梯度小,有弱的東南風(fēng)。受高空槽影響陜北以北區(qū)域云量從 1日 05時(shí)增多,地面濕度大,大氣層結(jié)較穩(wěn)定 (見圖 4),有利于地面霧的形成。

3 霧生消期間各要素變化特征

霧是貼地層空氣中懸浮著大量水滴或冰晶微粒而使水平能見距離降到 1 km以內(nèi)的天氣現(xiàn)象[1]。分析大霧生消期間各要素變化特征是預(yù)報(bào)機(jī)場(chǎng)大霧生消的關(guān)鍵。由于地面環(huán)境條件的不同,可生成不同類型的霧,榆林機(jī)場(chǎng)同一天出現(xiàn)輻射霧、平流霧,這與期間各氣象要素的變化有關(guān)。

3.1 地面風(fēng)場(chǎng)

12月 1日 06— 08時(shí)近地面微風(fēng),有利于地面輻射冷卻形成大霧;08— 10時(shí)地面風(fēng)速逐時(shí)平均值 1.5 m/s,最大值 2.8 m/s,受高空槽影響天空生成大量云,阻擋地面和太陽(yáng)輻射,有利于地面霧維持;10— 12時(shí),近地面層風(fēng)速增大,地面風(fēng)速逐時(shí)平均值 3.7 m/s,最大值 4.7 m/s,風(fēng)向140～170°(見圖 1),從圖 2可見,市區(qū)氣溫比機(jī)場(chǎng)平均高 3oC,相對(duì)濕度平均高 3%,明顯的東南風(fēng)持續(xù)從市區(qū)吹向機(jī)場(chǎng),為機(jī)場(chǎng)區(qū)域輸送大量的暖濕氣體。使機(jī)場(chǎng)相對(duì)濕度維持在 96%,大霧天氣持續(xù) (見圖 2)。12:30風(fēng)速迅速減小,風(fēng)向也逐步轉(zhuǎn)向偏西,機(jī)場(chǎng)區(qū)域的水汽輸送也隨之迅速減弱,相對(duì)溫度降到 39%以下,大霧開始消散。

圖 1 2011-12-01T06— 14風(fēng)向、 風(fēng)速隨時(shí)間變化曲線

圖 2 2011-12-01T06— 14地面氣溫、相對(duì)濕度隨時(shí)間變化曲線

3.2 地面相對(duì)濕度

從 2011年 12月 1日 06— 14時(shí)地面相對(duì)濕度逐時(shí)變化曲線圖上 (圖 2)可以看出,大霧期間相對(duì)濕度大于 90%,逐時(shí)平均相對(duì)濕度為 95%,最大可達(dá) 96%,這表明近地層的水汽條件十分充足;08— 10時(shí)相對(duì)濕度在 91%～ 95%波動(dòng)時(shí),對(duì)應(yīng)的能見度也在變化,時(shí)而低于 1 000 m,時(shí)而高于 1 000 m,說明相對(duì)濕度在 91%～95%是大霧形成的臨界狀態(tài);10:05以后相對(duì)濕度穩(wěn)定在95%以上時(shí),大霧穩(wěn)定不變,并持續(xù)到 13時(shí)。說明在這種背景條件下,相對(duì)溫度在 95%是大霧穩(wěn)定持續(xù)的臨界值,對(duì)預(yù)報(bào)大霧的形成有指示意義。

3.3 地面氣溫

從 12月 1日 06— 14時(shí)地面氣溫演變曲線可見 (見圖 2),氣溫變化分為 3段。 06— 08:50,氣溫從-12.3oC緩慢上升至-10.3oC,近 3 h上升2.0oC,主要以淺霧和碎霧為主;08:50— 09:40,氣溫快速上升到-7oC,近 1h上升 2.7oC,這一時(shí)段大霧不斷變化,對(duì)氣溫回升影響較小,屬于日出后的氣溫回升;09:40— 12:40時(shí),氣溫上升很慢,遠(yuǎn)低于正常升幅,3 h僅上升 2oC,主要受霧影響。此時(shí),地面氣溫仍維持在-5oC,市區(qū)氣溫這時(shí)仍然比機(jī)場(chǎng)高 2oC,持續(xù)從市區(qū)吹向機(jī)場(chǎng)的東南風(fēng)有利于平流霧的形成及維持。

3.4 地面氣壓

1日 06— 13時(shí)機(jī)場(chǎng)地面氣壓隨時(shí)間變化受日變化影響明顯,總體呈下降趨勢(shì),氣壓值變化不大,06— 10時(shí),4 h變壓小于 1 hPa,地面天氣圖 (圖略)上 08時(shí) 榆林機(jī)場(chǎng)處在均壓場(chǎng)里,氣壓梯度小,穩(wěn)定的近地面大氣層結(jié)有利霧的形成。10—12時(shí)地面氣壓受大霧和暖濕氣團(tuán)影響顯著下降,2 h變壓達(dá) 1.7 hPa。

3.5 復(fù)雜霧成因分析及其對(duì)能見度的影響

12月 1日 05時(shí)天氣現(xiàn)象是輕霧,能見度為5 000 m,隨著地面輻射冷卻氣溫持續(xù)下降,能見度也隨之下降,06時(shí)能見度 1 900 m(見圖 3),輕霧逐漸變?yōu)樗殪F。 07: 00— 08:30,近地面彌漫著上限高度不超過 2 m、多呈不連續(xù)的帶狀或片狀的淺霧。06:00— 08:30地面是靜風(fēng)或微風(fēng),大氣層結(jié)穩(wěn)定,天空有卷云,相對(duì)濕度在 90%以上,在 08時(shí)溫度對(duì)數(shù)壓力圖上近地面附近有逆溫層存在 (見圖 4),因此,可確定以地面輻射冷卻為主因形成該時(shí)段的碎霧和淺霧。長(zhǎng)達(dá) 2 400 m,寬45 m的跑道上積雪被清掃,水泥地表與周圍覆蓋著厚厚積雪的地表之間存在輻射差異,造成兩者之間的溫度差異,該溫差可能導(dǎo)致碎霧和淺霧發(fā)生明顯變化。

圖 3 2011-12-01T06— 14地面氣壓、能見度隨時(shí)間變化曲線

圖 4 2011-12-01T08銀川站溫度對(duì)數(shù)壓力圖

08:37后能見度開始降低,低于 800 m,一直維持到 09:15,顯然這是日出后,氣溫上升造成霧變濃,該時(shí)段為微風(fēng),風(fēng)速有所增大,2～ 3 m/s,微風(fēng)可形成湍流把低層的水汽輸送到較高的空中,加速和增強(qiáng)霧的變化。以后能見度逐漸轉(zhuǎn)至 4 900 m,正常情況大霧應(yīng)該終止。但 10:02開始短短 5 min能見度發(fā)生急劇變化,由 2 000 m快速降至 800 m,霧很濃且厚,10:30能見度降至 200 m,垂直能見度 60 m,維持近 2 h。這次較罕見的持續(xù)大霧天氣造成 2架次飛機(jī)返航備降。

機(jī)場(chǎng)地處榆林市區(qū)的西北方,距市區(qū) 15.6 km,市區(qū)城市 “熱島效應(yīng)”明顯。大霧期間市區(qū)吹東南風(fēng),地面風(fēng)速逐時(shí)平均值 3.5 m/s,相對(duì)濕度維持在 95%以上,氣溫在-7～-5oC,東南風(fēng)將市區(qū)帶有大量凝結(jié)核的暖濕空氣輸送到較冷的機(jī)場(chǎng)區(qū)域,快速形成平流霧。維持 2 h,12:30以后隨著風(fēng)速的減小,暖濕空氣的輸送明顯減弱,再加上地面增溫,逆溫層被破壞,霧滴蒸發(fā)消散,能見度轉(zhuǎn)好,大霧解除。

4 結(jié)論

4.1 前期強(qiáng)降雪天氣過程為復(fù)雜大霧天氣提供了基本水汽條件,有利的環(huán)流形勢(shì)形成較穩(wěn)定的大氣層結(jié),為大霧天氣的形成提供良好的天氣背景。相對(duì)濕度在 91%～ 95%是榆林機(jī)場(chǎng)大霧形成的臨界狀態(tài),對(duì)預(yù)報(bào)大霧的形成有指示意義。

4.2 氣溫在-5oC以下,相對(duì)濕度 95%是榆林機(jī)場(chǎng)大霧穩(wěn)定持續(xù)的臨界值,對(duì)預(yù)報(bào)大霧的持續(xù)有指示意義。

4.3 機(jī)場(chǎng)積雪被清掃的跑道與周圍覆蓋積雪的地表間存在輻射差異,進(jìn)而造成兩者之間的溫度差異,該溫差可能導(dǎo)致淺霧發(fā)生明顯變化。

4.4 榆林機(jī)場(chǎng)東南方位的城市“熱島效應(yīng)”形成較暖濕的氣團(tuán),在高空有淺槽影響,中低層較穩(wěn)定,近地層有 3～ 4 m/s東南風(fēng)作用,將市區(qū)帶有大量凝結(jié)核的暖濕空氣輸送到機(jī)場(chǎng)較冷的下墊面,形成機(jī)場(chǎng) 10:05— 12:00時(shí)少見的平流霧。

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P457.7

A

1006-4354(2013)02-0008-03

2012-10-24

張靜芳 (1965—),女,陜西榆陽(yáng)人,漢族,工程師,從事民航短期天氣預(yù)報(bào)研究。