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武汉机场一次罕见大雾的机理分析 [复制链接]

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发表于 2010-10-13 09:43:54 |只看该作者 |正序浏览
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发表于 2010-10-13 09:45:56 |只看该作者
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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