馬宇琪

摘 要

基于中國氣象局下發(fā)的地面及高空實況資料，對河南東部及洛陽地區(qū)一次極端低能見度天氣的成因進行診斷分析。結果表明：本次大霧主要是由于輻射冷卻和平流輻射霧兩個原因，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度天氣持續(xù)維持和發(fā)展，地面的均壓場和弱風速，有利于大霧的維持，穩(wěn)定的大氣層結給大霧的輸送提供了良好的通道，洛陽地區(qū)白天溫度高導致地面減壓作用，地面產生穩(wěn)定的東北風，使東部霧區(qū)持續(xù)推進到洛陽地區(qū)，與洛陽特有的地形相結合，形成洛陽地區(qū)極端低能見度天氣情況。

關鍵詞

逆溫層;輻射霧;輻射平流霧

中圖分類號： P4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

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

0 引言

洛陽地形三面環(huán)山，東面是平原地帶，冬季東北風多發(fā)，東北暖濕氣流往往夾雜著污染物，到達洛陽地區(qū)后，受三面環(huán)山的阻擋，無法順利向四周擴散，容易在洛陽地區(qū)堆積。另外，在逆溫層的覆蓋下，與三面環(huán)山共同作用，形成一個穩(wěn)定的蓋子，使霧霾天氣進一步加強。洛陽機場承擔洛陽地區(qū)航班運輸任務，同時飛行學院訓練任務繁多，機場繁忙，訓練飛機機型小，對天氣要素的抵抗能力弱，冬季低能見度多發(fā)，存在很大的安全風險，所以本文就2019年12月22日的低能見度天氣進行簡單探討，以希望提高洛陽地區(qū)低能見度天氣的保障水平。

1 數(shù)據(jù)資料

中國氣象局下發(fā)的地面觀測網實況資料和探空實況資料，洛陽氣象局多普勒雷達探空資料，洛陽機場地面觀測資料，歐中中心數(shù)值資料，結合當天的天氣背景、物理量場等進行多方面的分析，總結了此次極端低能見度天氣的成因。

2 天氣實況

2019年12月22日，早上洛陽地區(qū)能見度為一公里，中午地面溫度最高十二攝氏度，能見度轉至三公里以上，能見度較好，洛陽地區(qū)以晴天為主。洛陽東北區(qū)域為大面積霧霾區(qū)，其中鄭州、石家莊一線以東地區(qū)，有大范圍強霧霾區(qū)域，能見度最低為50米以下，航班備降及取消四架，訓練任務提前收場。至下午六點開始，洛陽地區(qū)能見度開始變差，至晚上八點，能見度最低為50米。圖1為晚上八點河南區(qū)域能見度分布圖。此次極端霧霾天氣持續(xù)時間短，來勢迅猛，能見度低，霧霾天氣引起洛陽境內多條高速封閉，多架次航班延誤或取消，降低空氣質量，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，500hpa高空圖上（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，溫度場與高度場基本一致，西北干冷氣流具有弱的下沉作用。至晚上二十點，隨著低槽東移，洛陽及鄭州區(qū)域上空環(huán)流平直。上午八點，實況探空圖（圖略），850hpa及925hpa有暖中心覆蓋洛陽以東，囊括鄭州、商丘、安陽區(qū)域，穩(wěn)定的暖中心的存在，有利于逆溫層的維持，大氣較長時間處于靜力平衡狀態(tài)，穩(wěn)定的逆溫層使污染物不易擴散。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)淼乃?，使逆溫層更加穩(wěn)定。晚上八點，925hpa暖中心西移到洛陽上空，且850hpa及925hpa伴隨低空環(huán)流。

3.2 地面形勢場

分析早八點海平面氣壓場及站點資料，河南區(qū)位于均壓場，等壓線稀疏，冷高壓位于山西境內，邊界在山西與河北交界處，洛陽地區(qū)（紅色五角星處）盛行西風，鄭州以東區(qū)域盛行南風，整體風向根據(jù)地形走勢，吹向河北境內。在山西河北交界處以東區(qū)域，為低能見度區(qū)域。至晚上八點，冷空氣東移，未從北路影響到石家莊南部以及河南區(qū)域，故低能見度天氣繼續(xù)維持。地面氣壓場呈東北高西南低，洛陽及洛陽東北部盛行東北風，將污染物帶至洛陽。大尺度的弱下沉運動使近地面逆溫作用更加明顯，同時，西南暖濕氣流的輸送，使逆溫層進一步加強，使得河南東部溫濕條件得以長時間維持。無明顯冷空氣的到來，不足以打破逆溫層的影響?？傮w來說，上午的均壓場有利于污染物堆積，晚上的氣壓差有利于污染物輸送，給污染物輸送提供了動力條件。

3.3 冷卻條件

根據(jù)地面實況資料顯示，鄭州以東北區(qū)域，與洛陽地區(qū)相比，全天溫度較低，差值可達十攝氏度以上，洛陽地區(qū)晴天少水汽，由于東北部區(qū)域溫度低，濕度大，不易擴散，全天低能見度天氣持續(xù)保持。

3.4 水汽條件

近地層洛陽及其西南區(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，且晚上五點之后，以鄭州往東一線，風場呈現(xiàn)出南北輻合狀態(tài)，水汽聚集狀態(tài)，非常有利于低能見度天氣的產生。

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值區(qū)域，十五點之后呈現(xiàn)加強趨勢，說明近地層在持續(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，從而使得低能見度天氣可以維持并加強。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。

3.5 風力條件

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

中午過后，如圖2地面溫度分布圖，洛陽及西南地區(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的減弱，從而導致氣壓差的變化，實況顯示，洛陽地區(qū)白天以VRB風向居多，風速均為兩米以下，至晚上六點，平均風速迅速增加到六米每秒，能見度開始降低到五十米。此刻地面溫度已經迅速降低到一攝氏度，近地面穩(wěn)定的逆溫層已經形成，逆溫層之下，因缺少上下交換，無法打破逆溫層，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)往洛陽地區(qū)推進。結合地形，逆溫層與三面山的作用形成暖蓋，覆蓋在洛陽地區(qū)，使污染物進一步聚集，使洛陽地區(qū)的能見度遠低于周邊區(qū)域，持續(xù)維持低能見度天氣。

3.6 探空TLOGP圖

鄭州以東為大范圍污染區(qū)域，所以調用鄭州晚八點的探空資料，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℃，此刻對應的鄭州和洛陽地面溫度在1℃，鄭州區(qū)域中低層全天風向隨高度順轉，有暖平流存在，穩(wěn)定的逆溫層，不僅不利于污染物的擴散，反而為污染物向洛陽地區(qū)的輸送提供了穩(wěn)定通道。

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

4 結論

（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;地面均壓場導致風速條件適宜;河南東部暖濕氣流對水汽的輸送。

（2）洛陽地區(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，污染物不易擴散;再加上白天持續(xù)高溫導致地面減壓作用，導致晚上東北風較強;并且穩(wěn)定的大氣層結，為污染物輸送提供了良好的通道，使東部地區(qū)污染物移動至本場，與本場特殊地形結合，導致低能見度天氣，能見度遠低于周邊地區(qū)。是一次可預見的以平流輸送為主的極端低能見度天氣。

參考文獻

[1]何詩玥.霧霾對生活的影響與應對措施[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2018，10：122.

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