武汉机场一次罕见大雾的机理分析

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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）
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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。