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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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