武汉机场一次罕见大雾的机理分析

航空发表于 2010-10-13 09:43:54

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航空发表于 2010-10-13 09:45:56

武汉机场一次罕见大雾的机理分析 黄艳芳毕云 （民航武汉空管中心中国科技大 学） Pict0042.jpg 武汉机场一次罕见大雾的机理分析 黄艳芳毕云 主要内容 一、引言 二、大雾实况 三、大雾机理分析1天气形势2水汽条件 和散度场3温度条件4层结条件5地面风 力条件6武汉的地形作用 四、小结 引言  雾是一种常见的天气现象。武汉位于长江和汉江之畔,在秋冬春 季节常常出现强的辐射雾,能见度在1km以下,极大地影响了航班 正常飞行。若能对辐射雾的发生及其演变过程进行准确预报,同 时配合严密的地面气象观测,对保障飞行安全,减少航班延误时间 将起到积极的作用。要准确预报辐射雾的变化, 了解其形成、维 持机理是非常必要的。近年来，不少学者对大雾进行了研究， 得到许多成果1，2，但对不同阶段的大雾，较少详细逐段研 究。2002年11月21~22日武汉机场出现了一次历年罕见的大雾 天气过程。这次长达16个小时的大雾造成武汉机场8个航班备 降,17个航班取消,48个航班延误,严重地影响了机场的正常运 作。我们将对此次大雾生成、维持阶段分别进行分析。想了解 雾的形成机制和维持机制 是否有不同。 大雾实况  11月21日09UTC时武汉机场 能见度开始降低，到12UTC 时能见度降到1200m（生成 阶段），13UTC时骤降到 500m以下，机场被大雾重重 锁住。整个夜晚至第二天上 午（即22日），大雾一直维 持（维持阶段）。大雾最浓 时，能见度只有200米（21日 20~24UTC时）。22日03UTC 时太阳终于破开大雾普照大 地，气温明显上升，雾减 弱，能见度增加。到了中午 04UTC时能见度达到700m， 之后雾便迅速消散。 21日~22日05UTC的能见度（实线）和 相对湿度（虚线）变化曲线 大雾机理分析  1天气形势 在这次大雾出现之前，也即20日， 由于高空短波小槽和强的西南气流 的共同影响，武汉地区普降小雨， 过程降水量达到7.1 毫米。21日晨 23UTC时降水停止，天气转阴。21 日整个白天武汉地区都为阴天。随 着高空小槽的快速东移，武汉由槽 前西南气流控制逐渐转为槽后弱的 高压脊控制。到了下午09UTC时天 空打开，12UTC时成为碧空。地面 图上（见图1 B ）为北高南低的形 势，武汉为变性冷高压控制，且气 压梯度小。高层弱高压脊，地面变 性冷高压，这种相对稳定的高低空 形势对大气层结稳定非常有利，且 利于地面长波辐射，便于降温，为 大雾的形成提供了良好的大气环流 条件。 21日12UTC的地面气压场 2 水汽条件和散度场  从垂直剖面的散度场 （图2）来看，  雾形成时即21 日 12UTC 时的 700~500hPa层为无辐 散区，800 hPa以下至 近地层为弱的辐合上 升，这种配置容易使 水汽在近地层汇合凝 结形成大雾。雾维持 时即22日00UTC时的 600hPa以下均为弱的 辐散下沉区，近地层 的水汽不会扩散流 出，促使大雾得以维 持。 21日12UTC时的垂直剖面散度 22日00UTC时的垂直剖面散度 实线>0 虚线<0 点划线=0  前期出现降水，土壤 墒情好，由土壤蒸发 出的水汽不断补充到 近地层，使低层水汽 丰富。从图1 a可知空 气的相对湿度整天都 在80%以上。850hPa 和700hPa的温度露点 差都小于5ºC，这些 表明大气的中低层存 有一个深厚的湿层 21日~22日05UTC的能见度（实线）和相对湿度（虚线）变化曲线 3温度条件 0 2 4 6 8 10 12 2100 2102 2104 2106 2108 2110 2112 2114 2116 2118 2120 2122 2200 2202 2204 T 由于21 日白天为阴 天，所以白天的增温 并不快，相对湿度递 减率小，从21 日 00UTC时到05UTC时 仅增温3.3ºC。到了 晚上天空打开，成为 碧空。地面的长波辐 射作用，促使气温迅 速地降低，相对湿度 陡增，大雾形成并逐 渐加强，表明强的辐 射冷却是大雾形成的 一个重要原因。日出 后即22日00UTC，地 面气温又开始回升。 气温随时间的演变图Y：气温X：日期时间 4层结条件  在雾形成时，大气中低层没有 逆温层，近地层的水汽大， 600hPa以下为一深厚的湿层。 由于晴空，地面辐射降温使近 地层空气达到饱和，雾便开始 形成并逐渐加厚。22日00UTC 时当雾已生成并具有相当浓度 时，大气中出现明显的逆温 层，同时高湿层降低到700hPa 以下。日出后虽然地面吸收太 阳辐射增温，湍流运动也开始 加强，但由于雾顶仍存在强烈 的辐射冷却，再加上深厚的逆 温层限制了湍流运动的向上发 展，同时土壤中的水汽不断地 补充到大气中，促使在日出 后较长的时间内，大雾继续维 持。 虚线：21日12UTC 实线：22日00UTC 比湿随高度演变图 温度随高度演变图 5地面风力条件  我们在武汉的东南西北四个方向上分别选取南 昌，长沙，宜昌，襄樊四个站点，用这四个站 的气压减去武汉的气压可知：在雾形成和维持 阶段，四个方向的气压差绝对值均小于等于 2.5hPa，表明位于高压底部的武汉基本处于均 压场状态，所以从雾的生成到雾的消散，武汉 地面风力都很弱，在1~2m/s间，且都是偏南 风，这种静风和微风状态的维持有利于大雾的 产生和维持。 6武汉的地形作用  武汉位于北纬30º33´，东经 114º19ˊ，属亚热带湿润季 风气候，常年雨量充沛，且 临江（汉江和长江）傍水， 湖泊星罗棋布，水资源相当 丰富，为大雾的形成提供充 足的水汽。从地形来分析， 武汉的西北部有武当山，东 南部有幕阜山，东北部有大 别山，而南部为洞庭湖，形 成东高西低之势。若武汉位 于冷高压底部，弱的西南风 将促使洞庭湖和长江的水汽 在武汉的中低空聚集，有利 于大雾的形成。 小结  1 高层为弱高压脊控制，地面为冷高压是有利 于武汉机场大雾形成的一个大气环流形势。  2 近地面层充沛的水汽是大雾形成的必要条件 之一。  3 地面强的辐射冷却是辐射雾生成的重要原因  4中低空强的逆温层和600hPa以下的弱辐散下 沉作用是大雾维持的重要机制 不足之处，恳请赐教，谢 谢。

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