梁 衛(wèi) 吳俊杰 鄒海波

1 中國(guó)民用航空華東地區(qū)空中交通管理局江西分局氣象臺(tái)，南昌 330114

2 中國(guó)民用航空飛行學(xué)院，四川廣漢 618307

3 江西省氣象科學(xué)研究所，南昌 330046

提 要： 利用南昌昌北機(jī)場(chǎng)人工和自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)、中國(guó)氣象局提供的常規(guī)地面觀測(cè)和探空資料以及中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站提供的南昌市9個(gè)站的逐小時(shí)空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)數(shù)據(jù)，對(duì)2013年9月至2017年9月南昌昌北機(jī)場(chǎng)的76次霧過(guò)程進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：昌北機(jī)場(chǎng)的霧主要出現(xiàn)在11—5月，多生成于04—10時(shí)，消散于06—14時(shí)，持續(xù)時(shí)間多在4 h以內(nèi)，以雨霧居多，其次是輻射霧，再次是平流輻射霧，而平流霧最少。昌北機(jī)場(chǎng)的霧與空氣質(zhì)量密切相關(guān)，霧生成前AQI大都有上升趨勢(shì)，多數(shù)為54～100，雨霧時(shí)AQI最大，常有輕度到重度污染。雨霧多發(fā)于秋、冬、春季的低空暖濕切變線與地面倒槽之間，多在連續(xù)小雨或毛毛雨后出現(xiàn)，生成前地面能見(jiàn)度長(zhǎng)時(shí)間維持低位,生成后波動(dòng)不大，能見(jiàn)度多為600～800 m。輻射霧多發(fā)于深秋至次年初春的弱高壓中，常在雨后云層打開(kāi)后的早間生成，日出后逐漸消散，逆溫層底越高持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)；霧生成前地面濕度遞增，生成后能見(jiàn)度多在200～600 m。平流輻射霧多發(fā)于早冬和春季的入海高壓后部弱暖平流中，生成前地面濕度突增，生成后能見(jiàn)度多在200～700 m。平流霧多發(fā)于春、夏季低空切變線以南地面鞍型場(chǎng)中，常在切變線北抬、雨停后出現(xiàn)，能見(jiàn)度多在400～600 m。

引 言

天氣原因是引起航班延誤的重要因素，據(jù)中國(guó)民用航空局2016年和2017年的統(tǒng)計(jì)分析，中國(guó)因天氣因素導(dǎo)致的航班不正常率高居首位，分別為56.52%和51.28%，在影響飛行的天氣現(xiàn)象中，秋、冬季節(jié)的低能見(jiàn)度天氣是導(dǎo)致航班延誤的主要原因之一。而據(jù)美國(guó)交通部交通統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2004—2014年，65%～75%的航班延誤或取消與天氣有直接關(guān)系，其中31%是由低云造成的低能見(jiàn)度，其次是雷雨造成的(占24%)；而在低能見(jiàn)度天氣中霧最為常見(jiàn)。對(duì)于航空業(yè)而言，霧天會(huì)造成運(yùn)輸成本的顯著增加，Valdez(2000)通過(guò)大量計(jì)算分析總結(jié)發(fā)現(xiàn)，如果能提前30 min預(yù)報(bào)霧，相應(yīng)的航班延誤量能減少20%～35%，美國(guó)每年能因此減少5億～8.75億美金的經(jīng)濟(jì)損失。

霧通常是局地或者區(qū)域范圍出現(xiàn)的天氣現(xiàn)象，不同地區(qū)出現(xiàn)的不同類型的霧，其生消機(jī)制都不相同，天氣要素等也表現(xiàn)出不同的變化特征。在霧的分類診斷研究方面，Willett(1928)從霧的形成機(jī)理和表現(xiàn)特征方面將霧分為氣塊霧和鋒面霧，其中氣塊霧又分為平流霧、輻射霧和海霧。Middleton(1941)認(rèn)為非飽和空氣主要通過(guò)三種方式(水汽蒸發(fā)、冷卻以及空氣團(tuán)混合)達(dá)到飽和而形成霧，其中水汽蒸發(fā)形成的霧有雨霧、鋒面霧和蒸汽霧，冷卻作用形成的霧有上坡霧、輻射霧、平流霧等，空氣團(tuán)混合霧主要是由空氣水平混合所造成，此類霧較少出現(xiàn)。之后國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究大都在上述兩種分類方法上進(jìn)行擴(kuò)展，主要集中在輻射霧、平流霧、平流輻射霧和鋒面霧(包括雨霧)(向波等，2003；Tardif and Rasmussen，2007；嚴(yán)文蓮等，2010；沈澄等，2013；袁嫻和陳志豪，2013；許愛(ài)華等，2016；田小毅等，2018；朱承瑛等，2018；宗晨等，2019)。在霧的影響因子研究方面，學(xué)者們普遍認(rèn)為地面風(fēng)、相對(duì)濕度、氣溫、氣壓等常規(guī)氣象要素對(duì)霧的形成和維持有重要影響(李秀連等，2008；謝清霞等，2016；魯燕等，2016；胡伯彥等，2017)。也有學(xué)者(閆敬華和徐建平，2001；康志明等，2005；沈澄等，2013；Zhang et al，2014；曾婷等，2017；嚴(yán)文蓮等，2018；崔馳瀟等，2018；張濤等，2019；周述學(xué)等，2020)從環(huán)流異常、物理量參數(shù)、邊界層結(jié)構(gòu)、前期降水情況等入手，分析它們與霧的關(guān)系。近年來(lái)，有學(xué)者(黃玉仁等，2000；吳兌等，2008；田心如等，2012；2014)認(rèn)為氣象因素不能完全解釋霧的變化特征，生態(tài)環(huán)境特別是大氣成分(各種顆粒物)對(duì)霧的形成和維持有重大影響，但是他們的研究多集中于氣候上的顯現(xiàn)，對(duì)具體霧的形成過(guò)程中氣溶膠的演變特征研究較少。

我國(guó)霧的研究具有明顯的地域特點(diǎn)，主要針對(duì)北方和西南地區(qū)的輻射霧、沿海的海霧以及華南的污染霧展開(kāi)。關(guān)于江西省霧的研究相對(duì)較少，李玉芳等(1999)指出江西的霧大部分是冷卻霧(輻射霧、平流霧和平流輻射霧)，許彬等(2001)分析了這三種霧的形成和落區(qū)存在明顯差異，與它們相關(guān)最好的氣象要素是地面風(fēng)速、云量以及淺層濕度條件。楊華等(2015)統(tǒng)計(jì)了53年的江西省霧日數(shù)分布指出，霧日數(shù)的空間分布與江西地形地貌密切相關(guān)，出現(xiàn)最多的季節(jié)為冬季，其次為春季和秋季。許愛(ài)華等(2016)分析了江西省區(qū)域性平流霧的天氣形勢(shì)和氣象要素，給出了平流霧逆溫層、溫濕條件、低層風(fēng)場(chǎng)及影響系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特征和判識(shí)指標(biāo)及概念模型。上述研究主要關(guān)注省內(nèi)大范圍的霧，且以個(gè)例研究為主，缺乏對(duì)不同類型霧的對(duì)比探討，同時(shí)還缺乏對(duì)霧及其影響因子(特別是污染物濃度)的定量統(tǒng)計(jì)分析。

2017年，南昌昌北機(jī)場(chǎng)年旅客吞吐量突破1 000 萬(wàn)人次，是江西省聯(lián)動(dòng)各地的重要交通樞紐。昌北機(jī)場(chǎng)位于南昌市區(qū)以北,東面緊鄰鄱陽(yáng)湖水系，西面有梅嶺國(guó)家森林公園和九嶺山脈(圖1)，水汽豐沛，出現(xiàn)霧的頻率較大，近年來(lái)，昌北機(jī)場(chǎng)航班量激增，霧對(duì)飛行的影響也顯著加劇，一定時(shí)間的霧過(guò)程會(huì)造成大量航班積壓，等能見(jiàn)度好轉(zhuǎn)至起降標(biāo)準(zhǔn)以上后，航班密度空前增大，給飛行、空中交通管制以及機(jī)場(chǎng)地面服務(wù)等都會(huì)帶來(lái)極大的壓力與挑戰(zhàn)。因此，做好霧的預(yù)警預(yù)報(bào)工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文旨在一定程度上彌補(bǔ)以往工作的一些不足，將霧進(jìn)行分類和對(duì)比統(tǒng)計(jì)分析，找出昌北機(jī)場(chǎng)各類霧的表現(xiàn)特征，尋求相應(yīng)的預(yù)報(bào)思路和預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)，以期為今后的霧預(yù)報(bào)積累一定的參考資料。

圖1 南昌昌北機(jī)場(chǎng)地理位置示意圖(ZSCN：昌北機(jī)場(chǎng)，陰影：山區(qū)海拔高度，線條區(qū)域：水系)

1 資料與方法

1.1 資料簡(jiǎn)介

目前，國(guó)家基本氣象站取消了能見(jiàn)度的人工觀測(cè)，以自動(dòng)觀測(cè)儀測(cè)定代替人工觀測(cè)，探測(cè)環(huán)境及儀器觀測(cè)原理的變化等對(duì)觀測(cè)結(jié)果影響較大，而機(jī)場(chǎng)的主導(dǎo)能見(jiàn)度觀測(cè)采用人工觀測(cè)方式，該數(shù)據(jù)被航空公司作為飛機(jī)能否放行的主要依據(jù)，同時(shí)人工觀測(cè)的項(xiàng)目還包括云況和天氣現(xiàn)象。昌北機(jī)場(chǎng)自2013年9月1日開(kāi)始采用人工觀測(cè)結(jié)合民航氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)(AWDS)進(jìn)行24 h有人值守的觀測(cè)，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，逐小時(shí)發(fā)布例行天氣報(bào)告(包括地面風(fēng)、主導(dǎo)能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象、云、氣溫、露點(diǎn)溫度、修正海平面氣壓等要素)，當(dāng)兩次例行觀測(cè)之間各氣象要素中的一種或幾種達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，增加特殊天氣報(bào)告的發(fā)布，同時(shí)還需在觀測(cè)簿紀(jì)要欄中實(shí)時(shí)記錄主導(dǎo)能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象和云況等的演變情況。本文使用昌北機(jī)場(chǎng)2013年9月1日至2017年9月30日發(fā)布的例行和特殊天氣報(bào)告數(shù)據(jù)、紀(jì)要欄記錄數(shù)據(jù)，中國(guó)氣象局提供的常規(guī)地面觀測(cè)資料及探空資料，以及2014年5月13日至2017年9月30日中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站提供的南昌市9個(gè)站的逐時(shí)空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)數(shù)據(jù)；全文均為北京時(shí)，同時(shí)將9個(gè)站的AQI數(shù)據(jù)做平均，定義為南昌市的AQI。

1.2 霧的分類

本文根據(jù)日常分類方法，參考Tardif and Rasmussen(2007)、許愛(ài)華等(2016)的研究結(jié)果，將南昌市昌北機(jī)場(chǎng)24 h內(nèi)出現(xiàn)能見(jiàn)度低于1 km(其中間斷不超過(guò)12 h)的霧記錄為一次霧過(guò)程。由降水造成的霧，定義為雨霧；高空?qǐng)D上925 hPa有暖平流(偏南風(fēng)和等溫線有夾角)，且地面觀測(cè)圖上顯示前12 h內(nèi)為陰天(總云量在7成以上)，除去雨霧過(guò)程，定義為平流霧；高空?qǐng)D上925 hPa和850 hPa均無(wú)明顯暖平流，且前12 h內(nèi)地面觀測(cè)晴天、陰晴相間或非滿天云天氣，定義為輻射霧；高空?qǐng)D上925 hPa 有暖平流，且前12 h內(nèi)地面觀測(cè)晴天、陰晴相間或非滿天云天氣，定義為平流輻射霧。

2 霧特征分析

2.1 年變化特征

通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)得到了76次霧過(guò)程，主要出現(xiàn)在11—5月，3月是峰值月(圖2)。其中雨霧出現(xiàn)最多，共有35次，在一年四季均有可能發(fā)生，這和雨霧受影響因素(靜穩(wěn)環(huán)流形勢(shì)、下雨開(kāi)始時(shí)間、雨滴大小、雨滴密度、污染物濃度等)極為復(fù)雜有一定關(guān)系，雨霧的發(fā)生主要集中在10—11月和1—5月，而夏季氣溫較高，此時(shí)的雨霧大多受短時(shí)的密集型大雨滴影響形成；輻射霧24次，只發(fā)生在秋、冬、春季，主要集中在11—1月和3月；平流輻射霧14次，發(fā)生在11—1月及3—6月；平流霧僅3次，發(fā)生在暖濕平流旺盛的春、夏季。

圖2 2013年9月至2017年9月南昌昌北機(jī)場(chǎng)各月四類霧的頻次分布

2.2 日變化特征

結(jié)合圖3、表1和表2可以看出，總體而言，霧開(kāi)始時(shí)間大多發(fā)生在04:00—10:00，集中在06:00—14:00消散，持續(xù)時(shí)間主要在4 h以內(nèi)(占比為69.7%)，且開(kāi)始時(shí)間越早，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，特別是前一日夜間開(kāi)始的霧，常于第二天08:00以后消散，大多數(shù)過(guò)程在04:00—10:00霧最濃。雨霧一天中任何時(shí)段均有可能發(fā)生，總體而言，主要在06:00—09:30生成，在08:40—12:15消散，持續(xù)時(shí)間最短為5 min，最長(zhǎng)為10 h 14 min，大多在4 h以內(nèi)(占比為85.7%)，其中又以0～2 h最多，而最濃時(shí)間集中在06:00—10:00，大多數(shù)(22次)雨霧過(guò)程最濃時(shí)間與開(kāi)始時(shí)間相同，且過(guò)程能見(jiàn)度變化不大。輻射霧具有明顯的日變化，主要在04:00—08:00生成，于08:00—10:30消散，持續(xù)時(shí)間最短為33 min，最長(zhǎng)為10 h 20 min，持續(xù)時(shí)間大多在4 h以內(nèi)，多數(shù)過(guò)程在04:00—08:00霧最濃。平流輻射霧與輻射霧類似，日變化也十分明顯，主要生成于04:30—07:30，消散于08:15—09:40，最濃時(shí)間集中在06:00—08:00，持續(xù)時(shí)間最短為19 min，最長(zhǎng)為12 h 37 min，持續(xù)時(shí)間以6 h以內(nèi)居多，大于8 h的過(guò)程在四類霧中占比最大，對(duì)飛行影響較大。3次平流霧均發(fā)生在08:00前，在10:15前結(jié)束，其中有2次過(guò)程持續(xù)在5.5 h以上，05:00前后霧最濃。

圖3 2013年9月至2017年9月南昌昌北機(jī)場(chǎng)四類霧開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間散點(diǎn)圖

表1 2013年9月至2017年9月南昌昌北機(jī)場(chǎng)四類霧持續(xù)時(shí)間(單位：次)

表2 同表1，但為最濃時(shí)間

2.3 能見(jiàn)度特征

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，昌北機(jī)場(chǎng)能見(jiàn)度<400 m(注：根據(jù)國(guó)際民航組織評(píng)估的跑道視程和能見(jiàn)度轉(zhuǎn)換關(guān)系，昌北機(jī)場(chǎng)起飛能見(jiàn)度標(biāo)準(zhǔn)為400 m，降落的能見(jiàn)度標(biāo)準(zhǔn)為800 m)的霧基本出現(xiàn)在春季(3—5月)、深秋(11月)和冬季(1—2月)，夏季和早秋均大于400 m，特別是夏季，能見(jiàn)度多在800 m以上，主要是突發(fā)強(qiáng)降水(雨滴大且密)造成的霧。

從各類霧發(fā)生期間能見(jiàn)度箱線圖(圖4)可以看出：全部霧能見(jiàn)度基本集中在200～700 m，中位數(shù)為500 m。四類霧的能見(jiàn)度分布存在明顯差異，雨霧集中在600～800 m，中位數(shù)為700 m；輻射霧能見(jiàn)度主要集中在200～600 m，中位數(shù)為300 m；平流輻射霧能見(jiàn)度集中在200～700 m，中位數(shù)為300 m；平流霧能見(jiàn)度集中在400～600 m，中位數(shù)為500 m。對(duì)比四類霧的過(guò)程最低能見(jiàn)度(表3)可以看到，四類霧對(duì)飛機(jī)起降均有不同程度影響，雨霧最低能見(jiàn)度在400～800 m最多，800 m以下次之，主要影響飛機(jī)降落，有較大比例的雨霧對(duì)飛機(jī)起降無(wú)影響；輻射霧和平流輻射霧最低能見(jiàn)度大多在400 m以下，對(duì)飛機(jī)起降有較大影響；平流霧最低能見(jiàn)度多在400～800 m，主要影響飛機(jī)降落。

圖4 2013年9月至2017年9月南昌昌北機(jī)場(chǎng)各類霧發(fā)生期間能見(jiàn)度箱線圖(上、下短橫線分別為最大和最小值，上、下×分別為第99%和第1%分位數(shù)，空心圓表示平均值；下同)

表3 2013年9月至2017年9月南昌昌北機(jī)場(chǎng)四類霧過(guò)程最低能見(jiàn)度(V)分布(單位：次)

相比其他霧，雨霧需要一定時(shí)間的積累，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，除突發(fā)強(qiáng)降水造成的雨霧外，其他雨霧發(fā)生前能見(jiàn)度均長(zhǎng)時(shí)間(≥5 h)維持在4 km以下，發(fā)生前2 h能見(jiàn)度均降至3 km以下。雨霧的最低能見(jiàn)度與維持時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)(R=-0.7，通過(guò)0.001顯著性水平檢驗(yàn))，即雨霧維持時(shí)間越長(zhǎng)，最低能見(jiàn)度越差。

3 霧發(fā)生時(shí)要素場(chǎng)特征

選取與多年逐時(shí)能見(jiàn)度(21 761個(gè)樣本)相關(guān)性通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)的風(fēng)速(相關(guān)系數(shù)R=0.23)、氣溫(R=0.23)、相對(duì)濕度(R=-0.48)、AQI指數(shù)(R=-0.32)、前期降水情況(前3 d內(nèi)出現(xiàn)降水占比為87%)、前一日露點(diǎn)溫度與當(dāng)日最低氣溫差以及逆溫層等經(jīng)驗(yàn)因子開(kāi)展具體分析。

3.1 地面風(fēng)特征

從地面風(fēng)玫瑰圖(圖5)可見(jiàn)，雨霧(圖5a)的風(fēng)向以北風(fēng)(28.0%)最多，對(duì)應(yīng)風(fēng)速以2～4 m·s-1居多(約占15.0%)，4～10 m·s-1次之(約占12%)；其次風(fēng)向?yàn)楸蔽鞅憋L(fēng)(16.0%)，主要對(duì)應(yīng)風(fēng)速包括0～2 m·s-1(8.5%)和2～4 m·s-1(6.5%)，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，有8次雨霧過(guò)程出現(xiàn)了地面強(qiáng)風(fēng)(風(fēng)速>4 m·s-1)，均出現(xiàn)在冷鋒臨近冷空氣擴(kuò)散階段。輻射霧(圖5b)的風(fēng)向以北風(fēng)和北東北風(fēng)居多，各占15.0%以上，相應(yīng)的風(fēng)速以0～2 m·s-1為主，2～4 m·s-1次之，而當(dāng)風(fēng)向?yàn)槲魑鞅薄蔽鞅憋L(fēng)時(shí)，風(fēng)速以2～4 m·s-1為主。平流輻射霧(圖5c)以西西北風(fēng)最多(16.5%)，對(duì)應(yīng)風(fēng)速主要在2 m·s-1以內(nèi)，其次是靜風(fēng)(15.0%)，再次是南東南風(fēng)(10.0%)，對(duì)應(yīng)風(fēng)速多為2～4 m·s-1。詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，4次持續(xù)時(shí)間>8 h的平流輻射霧過(guò)程中風(fēng)向均有明顯轉(zhuǎn)變(偏南風(fēng)轉(zhuǎn)偏北風(fēng)或偏北風(fēng)轉(zhuǎn)偏南風(fēng)，轉(zhuǎn)向后風(fēng)速多為2～4 m·s-1)，造成霧來(lái)回飄移而長(zhǎng)時(shí)間影響機(jī)場(chǎng)。平流霧(圖5d)以靜風(fēng)居多(15.4%)，其次以西北風(fēng)和北西北風(fēng)為主(各占15.0%)，相應(yīng)風(fēng)速均在2 m·s-1以內(nèi)，而在偏東北風(fēng)(風(fēng)速為2～4 m·s-1)和偏西南風(fēng)(風(fēng)速<2 m·s-1)上出現(xiàn)概率較均勻，未出現(xiàn)偏東南風(fēng)的情況。

圖5 2013年9月至2017年9月南昌昌北機(jī)場(chǎng)四類霧發(fā)生期間逐小時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速玫瑰圖(a)雨霧，(b)輻射霧，(c)平流輻射霧，(d)平流霧

3.2 溫濕特征

全部霧氣溫(圖6)主要分布在6.5～17.4℃，中位數(shù)為12.1℃，最高氣溫為27.6℃，最低氣溫為-0.5℃，平均氣溫為12.3℃。雨霧氣溫主要分布在11.6～17.5℃，中位數(shù)為14.9℃,平均氣溫為14.5℃；輻射霧氣溫主要在4.0～9.9℃，中位數(shù)為6.5℃，平均氣溫為7.2℃；平流輻射霧氣溫主要分布在7.1～19.3℃，中位數(shù)為16.0℃，平均氣溫為13.7℃；平流霧氣溫主要在24.9～25.6℃，中位數(shù)為25.4℃，平均氣溫為25.0℃。

圖6 同圖4，但為氣溫

全部霧相對(duì)濕度(圖略)主要分布在96%～100%，四類霧相對(duì)濕度差異不大。輻射霧主要由輻射降溫致使水汽趨于飽和所造成，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，輻射霧發(fā)生前一日22時(shí)相對(duì)濕度全部達(dá)80%以上，之后不斷遞增，至少提前2 h達(dá)90%或以上，多數(shù)(占比為83.3%)提前5 h達(dá)90%或以上。平流輻射霧在生成前濕度較輻射霧要小(多為80%～85%)，但生成時(shí)相對(duì)濕度常突增至90%以上。

統(tǒng)計(jì)霧前期(3 d內(nèi))降水情況發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)霧發(fā)生前期均有降水出現(xiàn)，雨霧除了5次過(guò)程外前期均有降水(占比為85.7%)，輻射霧占比為83.3%，平流輻射霧占比為92.9%，平流霧占比為100%，且基本雨停后不久即出現(xiàn)霧。大多數(shù)雨霧都在降水持續(xù)一段時(shí)間后出現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程以小雨或毛毛雨為主(占比為77.1%，雨量多在1 mm以內(nèi))，雨停、雨滴加大或風(fēng)力加大后霧消散，而突發(fā)性的強(qiáng)降水會(huì)立即引發(fā)雨霧，雨勢(shì)減弱后迅速消散。

對(duì)比分析霧發(fā)生當(dāng)日最低溫度與前一日14時(shí)的露點(diǎn)溫度時(shí)發(fā)現(xiàn)，本文分析的76次霧過(guò)程中有56次過(guò)程霧當(dāng)日最低溫度均低于前一日14時(shí)的露點(diǎn)溫度，其中輻射霧為21次，雨霧為23次，平流輻射霧為10次，平流霧為2次，該指標(biāo)對(duì)各類霧(特別是輻射霧)的預(yù)報(bào)有較好的指示意義。

3.3 空氣質(zhì)量特征

空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)反映了空氣中污染物濃度狀況，田心如等(2014)指出，污染物顆粒一方面可以作為凝結(jié)核，在具備霧形成的條件下有利于霧的形成，同時(shí)使霧滴密度增大，大霧增濃，使霧的持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)；另一方面過(guò)多的污染物顆粒能降低地面輻射降溫，同時(shí)作為霧滴凝結(jié)核爭(zhēng)食有限的水分，使霧難以形成。實(shí)際上污染物對(duì)霧的影響機(jī)制十分復(fù)雜，本文對(duì)其不做過(guò)多探討，僅期望在有限的數(shù)據(jù)中尋求到可能的預(yù)報(bào)指標(biāo)。

根據(jù)昌北機(jī)場(chǎng)的觀測(cè)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)空氣凈化條件較好時(shí)(AQI<50)，即使后期天氣形勢(shì)和其他各氣象要素變化等滿足霧的形成條件，出現(xiàn)霧的概率也很小，而當(dāng)南昌及周邊地區(qū)污染濃度不斷增大時(shí)，則較容易出現(xiàn)霧。整體而言，全部霧過(guò)程AQI主要分布在54～100，雨霧過(guò)程中AQI比其他三類霧要大，主要在52～110，10次過(guò)程達(dá)輕度以上污染，1次達(dá)重度污染(2015年1月26日)。統(tǒng)計(jì)了58次霧過(guò)程前期24 h內(nèi)AQI演變情況發(fā)現(xiàn)，在AQI呈上升趨勢(shì)的過(guò)程中雨霧比例為17/29(在未遞增的12次雨霧中有3次過(guò)程主要是由短時(shí)強(qiáng)降水引發(fā)的霧，9次過(guò)程因污染顆粒在前期24 h內(nèi)受到了明顯的降水沖刷與沉降而導(dǎo)致AQI下降)，輻射霧比例為11/16，平流輻射霧比例為8/10，平流霧比例則為3/3。因此在機(jī)場(chǎng)實(shí)際霧預(yù)報(bào)中有必要加入AQI的演變分析。

3.4 逆溫結(jié)構(gòu)特征

逆溫對(duì)霧的形成具有非常重要的作用。分析南昌站逆溫情況發(fā)現(xiàn)，雨霧過(guò)程中出現(xiàn)逆溫層的占比達(dá)71.4%，以單層逆溫為主，近地層逆溫層底集中在1 005～960 hPa，逆溫差多在0～3℃；輻射霧過(guò)程中出現(xiàn)逆溫層的占比達(dá)91.6%，以多層逆溫為主，首層逆溫層頂?shù)准性? 020～1 003 hPa，逆溫差多在1～3℃；平流輻射霧過(guò)程中出現(xiàn)逆溫層的占比達(dá)100%，以多層逆溫為主，近地層逆溫層底集中在1 011～1 004 hPa，逆溫差在1～5℃；平流霧過(guò)程中出現(xiàn)逆溫層的占比達(dá)66.7%，均為單層逆溫，逆溫層頂和層底高度分別為969 hPa和905 hPa。

研究發(fā)現(xiàn)，雨霧維持時(shí)間與近地層逆溫差呈顯著負(fù)相關(guān)(R=-0.3，通過(guò)0.10的顯著性水平檢驗(yàn))，即逆溫差越大，維持時(shí)間越短。而輻射霧持續(xù)時(shí)間和近地層逆溫層底高、頂高均呈顯著正相關(guān)(R均為0.33，通過(guò)0.10的顯著性水平檢驗(yàn))，說(shuō)明逆溫層底高和頂高越高，越不利于霧的消散。

4 各類霧的環(huán)流特征

4.1 地面環(huán)流形勢(shì)

對(duì)四類霧的地面氣壓場(chǎng)合成圖(圖7)進(jìn)行分析，雨霧主要位于弱地面倒槽中(比例為20/36,圖7a)，據(jù)統(tǒng)計(jì)有17次過(guò)程位于倒槽冷區(qū)一側(cè)偏北氣流中，另外值得注意的是，有8次雨霧過(guò)程為較強(qiáng)冷高壓控制，雖風(fēng)力較大(風(fēng)速>4 m·s-1)，但此時(shí)南昌上空925 hPa及以上仍為暖濕平流控制，小雨滴在空中飛舞致使能見(jiàn)度保持低位。輻射霧主要位于弱高壓中的均壓場(chǎng)(圖7b)，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，除了3次弱高壓后部和2次冷鋒前部弱氣壓場(chǎng)外，均處于弱高壓底部或弱高壓脊中。平流輻射霧主要位于入海高壓后部弱氣壓場(chǎng)中(圖7c)，除了4次過(guò)程為冷鋒前部弱低壓倒槽，其他均處于高壓后部或弱高壓脊中。平流霧主要出現(xiàn)在高壓后部鞍型場(chǎng)中(圖7d)。

圖7 2013年9月至2017年9月南昌昌北機(jī)場(chǎng)四類霧過(guò)程08時(shí)地面氣壓場(chǎng)(單位：hPa)(a)雨霧，(b)輻射霧，(c)平流輻射霧，(d)平流霧(★：昌北機(jī)場(chǎng)位置)

4.2 低層環(huán)流形勢(shì)

對(duì)四類霧的低層形勢(shì)場(chǎng)合成圖(850 hPa圖略，925 hPa如圖8所示)進(jìn)行分析，南昌均處偏南氣流中。雨霧出現(xiàn)時(shí)，在850 hPa和925 hPa(圖8a)分別以西南風(fēng)和東南風(fēng)為主，風(fēng)速在四類霧中最大，同時(shí)兩層均有暖式切變線位于湘北—贛北—皖南一帶，風(fēng)向與等溫線近乎垂直，暖濕平流十分明顯，主要的降水區(qū)沿切變線分布，機(jī)場(chǎng)多處邊緣弱降水中。輻射霧(圖8b)處于東西帶狀的弱高壓脊中，贛北地區(qū)在850 hPa和925 hPa上均以偏東南風(fēng)為主且與溫度線平行，風(fēng)速在四類霧中最小，無(wú)明顯鋒區(qū)和冷暖平流，濕度較小(平均溫露點(diǎn)差分別為19℃和8℃)。平流輻射霧(圖8c)處于高壓后部寬廣偏南風(fēng)中，南昌在暖脊線上，南昌站以及周邊站濕度比輻射霧要大(平均溫度露點(diǎn)差分別為6℃和3℃)，有一定的暖濕平流，詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，有些霧以輻射為主，有些以平流霧為主，暖平流明顯的霧逆溫層結(jié)構(gòu)明顯，逆溫強(qiáng)度高達(dá)5～7℃，一般較晚消散。平流霧在850 hPa、925 hPa(圖8d)均為西南風(fēng)，平均風(fēng)速為6～7 m·s-1，蘇皖一帶有暖濕切變線存在，該地區(qū)有大片雨區(qū)，機(jī)場(chǎng)處于雨區(qū)南緣，前期有少量降水，當(dāng)切變北抬、降水結(jié)束后霧即出現(xiàn)。

圖8 同圖7，但為925 hPa(黑色實(shí)線：位勢(shì)高度，單位：dagpm;黑色虛線：溫度,單位：℃;站點(diǎn)數(shù)值：溫度露點(diǎn)差，單位：℃;風(fēng)羽，單位：m·s-1；陰影：高度超925 hPa等壓面區(qū)域)

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)昌北機(jī)場(chǎng)四類霧的分布特征以及對(duì)相應(yīng)的氣象要素和淺層環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和合成分析，給出了昌北機(jī)場(chǎng)霧的分類特征和預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)：

(1)南昌昌北機(jī)場(chǎng)的霧主要出現(xiàn)在11—5月，以雨霧居多，其次是輻射霧，再次是平流輻射霧，平流霧最少。

(2)昌北機(jī)場(chǎng)的霧開(kāi)始時(shí)間大多發(fā)生在04—10時(shí)，集中在06—14時(shí)消散，而持續(xù)時(shí)間主要在4 h以內(nèi)。霧發(fā)生前AQI大都有上升趨勢(shì)，多數(shù)為54～100，雨霧時(shí)AQI最大，常有輕度到重度污染，因此預(yù)報(bào)雨霧時(shí)應(yīng)著重分析AQI的變化。

(3)雨霧多發(fā)于秋、冬、春季的低空暖濕切變南側(cè)較強(qiáng)偏南風(fēng)和地面倒槽北側(cè)偏北風(fēng)中，常處于大片降水區(qū)南緣，多在連續(xù)小雨或毛毛雨后出現(xiàn)。生成前能見(jiàn)度長(zhǎng)時(shí)間(≥5 h)維持低位(4 km以下)，生成后波動(dòng)不大，能見(jiàn)度多為600～800 m，主要影響飛機(jī)降落。

(4)輻射霧多發(fā)于深秋至次年初春的弱高壓中，冷暖平流不明顯，低層風(fēng)力偏小(<4 m·s-1)，近地面多逆溫層，且逆溫層底越高霧持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。輻射霧常在雨后云層打開(kāi)后的早間生成，日出后逐漸消散，早間最低氣溫一般低于前一日最低露點(diǎn)溫度，同時(shí)生成前相對(duì)濕度遞增，至少前2 h達(dá)90%以上，生成后能見(jiàn)度多在200～600 m，影響飛機(jī)起降。

(5)平流輻射霧多發(fā)于早冬和春季的入海高壓后部弱暖平流中，生消特征與輻射霧相似，出現(xiàn)前濕度突增，能見(jiàn)度多在200～700 m，持續(xù)時(shí)間大于8 h的過(guò)程在四類霧中占比最大，對(duì)飛機(jī)起降影響較大。暖平流明顯的霧一般較晚消散，特別是霧過(guò)程中地面風(fēng)向出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)考慮延后解除霧的警報(bào)。

(6)平流霧出現(xiàn)在暖濕平流明顯的春、夏季，多生成于低空切變線以南地面鞍型場(chǎng)中，常在切變線北抬、雨停后出現(xiàn)，能見(jiàn)度多在400～600 m，主要影響飛機(jī)降落。