2017年春季溫州沿海一次大霧天氣的成因分析

萬小雁++申瑤++董大治++陳乃調++陳尊界

摘 要：利用溫州地區常規氣象觀測資料、EC格點數據、探空資料，對2017年4月8日傍晚—9日傍晚發生在溫州沿海的一次大霧天氣過程進行分析，對大霧發生發展的各物理量進行診斷。結果表明：此次大霧過程為典型的沿海平流霧過程，持續時間長達24h，最低能見度不足50m，厚度升至1000m以上。大霧發生前期，地面鞍形場逐漸自西南向東北發展成倒槽形勢，風速在2m/s左右，風向逐漸轉為東南風；大霧生成和發展階段，研究區處在倒槽南部，并逐漸南移。在大霧生成階段，能見度具有先期劇烈振蕩現象，相對濕度呈現陡升，風速和溫度露點差呈現陡降趨勢；大霧消散時，各氣象要素又發生陡升陡降現象。此次平流霧，溫度平流明顯，發展高度高，水汽充沛，低層有動力輻合上升，逆溫層提供了穩定層結。直到冷空氣南下，倒槽控制研究區帶來降水，大霧才趨于消散。

關鍵詞：溫州沿海；平流霧；倒槽；逆溫層

中圖分類號：P426.4 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170933202

引言

霧是懸浮于近地面氣層中的水滴、冰晶或2者的混合物，使水平能見度<1km的一種天氣現象。在各種天氣現象中，大霧對交通的影響最為嚴重。大霧天氣的出現也嚴重影響著空氣質量，在穩定的大氣層結環境中，污染物長時間積累和霧水環境會產生物理化學反應過程，會給人們的身體健康造成嚴重的危害。隨著交通的發展，污染物的劇增也是霧日越來越嚴重的原因之一。目前，對沿海地區的大霧已做過一些研究，馬國治等[1]分析了福建省沿海霧的氣候變化特征，發現福建省沿海霧日數呈現逐年增加趨勢，多以春季平流霧為主。候偉芬等[2] 指出浙江沿海屬于我國沿海海霧多發區，季節性差異主要受海氣溫度、濕度及季節影響。黃克慧等[3]對浙南沿海海霧的氣候特征進行統計，表明西南暖濕氣流的輸送是海霧生成的必備環流背景。溫州地處浙江東南沿海，海陸交通和海洋漁業發達，對大霧等低能見度引發的交通事故日趨明顯。因此，要了解溫州地區大霧天氣生成發展的原因，為溫州沿海地區大霧天氣進行預報服務提供更好的參考。

1 數據資料及大霧氣象要素實況

1.1 數據資料

本文利用包括溫州地區逐小時常規氣象觀測資料、EC細網格格點數據（0.125×0.125°）、探空資料來分析發展在溫州沿海2017年4月8日—9日的一次大霧天氣過程。

1.2 大霧氣象要素實況

2017年4月8日傍晚開始溫州地區從南往北出現了能見度<1000m的大霧天氣，最小能見度<50m并持續到9日傍晚，直到當天夜間，暖濕氣流與弱冷空氣相遇產生明顯降水，大霧才開始消散，厚度升至海拔1000m以上。以蒼南觀測為例（圖1），大霧從薄到濃厚發展所經歷的時間短。大霧生成時，能見度出現先期振蕩現象，后急劇下降至1000m以下；大霧過程中，濕度一直很高，接近100%，溫度露點差在0℃左右，在9日12：00后開始上升，15：00出現峰值，但差值仍很小，只有2℃，這說明底層的濕度一直很大。相對濕度在大霧生成時發生陡升現象，露點溫度差發生陡降現象；風速陡降至2m/s左右，之后一直維持在5m/s以下，這種風速既可以產生一定的湍流作用，使霧擴展到一定的厚度，又不至于把水汽輸送到其他地方；當大霧消散時，各氣象要素又出現陡升現象。從氣象要素變化來看，大霧維持期間水汽條件充沛，沿海風以東南風為主，風速在2～6m/s之間；大霧消散時，風速迅速加大，降水加大，溫度下降。說明沿海東南風帶來的暖濕空氣使大霧生成和維持，冷空氣南下與暖濕氣流匯合產生降水，使得能見度上升。

2 環境場分析

2.1 天氣形勢

2017年4月8日傍晚—9日傍晚持續的大霧天氣，從大霧發生前期8日8：00的高空環流形勢看（圖略），研究區500hPa為較平直的高空脊區后，脊區強度逐漸增強，低層為一致的西南氣流，暖濕氣流強盛，地面10m風為0～2m/s的低風速，天氣形勢比較穩定。從地面圖上看，8日8：00（圖略）開始研究區處于鞍形氣壓場中，近地面風為東南風，風速在2m/s以下，到8日20：00，地面倒槽逐漸向東北方向發展，研究區處在倒槽南側，偶有零星小雨。9日傍晚前后（圖略）倒槽南壓控制研究區，降水明顯，配合實況為大霧開始消散。

2.2 探空資料分析

逆溫層是霧產生的重要條件，是影響霧發展強度和持續時間的重要因素[4]。溫州沿海的探空資料顯示：從8月8日8：00—9日20：00（圖2），在大霧發生前期、維持和消散期間，8日8：00，700hPa以下開始轉為西到西南風，地面為東南風，風速小。8日20：00，700hPa以上逐漸轉為西到西南風到400hPa，地面仍為東南風，風速稍大，2m/s。9日8：00，300hPa以下變成偏西風。到大霧消散時，冷空氣南下影響，上層到低層逐漸轉為西北風。

探空資料的溫度闊線表明：在大霧發生的前期和維持時期（圖2a、b、c），近地面為逆溫結構的穩定層結；在大霧發展期間（圖2d），近地面逆溫層結逐漸加深；在大霧發生的后期，逆溫層結消失。大霧發展到最濃時，近飽和濕層上升到300hPa，在大霧發生的后期，高層濕層明顯下降。

3 物理量診斷

3.1 溫度平流的作用

從大霧發生前6h（7日20：00）850hPa上長江中下游以南開始出現暖平流形勢，到8日8：00開始，暖平流自E100°一直東伸到E122°，在E100°以西地區為冷平流，呈西南-東北向，研究區處在暖平流東北角。從風向和溫度等溫線的夾角看，到9日14：00溫度平流最強（圖略），18℃等溫線升到研究區。從925hPa上也可以看到相似的平流（圖略），到20：00強冷平流已滲透南下，大霧天氣趨于結束。中低層暖平流有利于近地層逆溫的建立，從而使低水汽凝結物和污染物等凝結核不易擴散到高空，有利于霧的形成、發展和維持。暖濕平流帶來大量水汽為大霧形成提供了有利條件。正值春夏之交，地面溫度仍較低，當南支暖濕氣流北上時，遇較冷的下墊面，迅速凝結，當出現輻合時，并在此處形成大霧。地面又有海上吹來的東南風，源源不斷帶來水汽，給此次大霧的形成添磚加瓦，在急流形成前，給溫州帶來了大霧天氣。隨著北方冷平流的加強南下影響溫州地區時，降水明顯，大霧消散。endprint

3.2 動力條件診斷

以850hPa為例分析此次大霧過程的動力場結構（圖略），大霧發生時及維持期間，以蒼南為例的研究區中低層存在弱的輻合區，散度場在負散度區內， 中心值在-2～-4*10-5s-1，表明由于低層暖平流的輸入，邊界層內有弱的輻合上升運動。在大霧后期，與前期正好相反，9日20：00（圖略），散度場在正散度區內，中心值為4～6*10-5s-1，表明低空以輻散下沉運動為主，輻散區從北至南擴散，當明顯降水發生時，大霧完全消散。能見度迅速上升。

3.3 水汽條件分析

霧是近地面層內形成的一種水汽凝結的天氣現象，所以低層充足的水汽是霧形成和維持所需的重要條件，而暖濕氣流是由風場向下游輸送的[5]。水汽的凝結有2種途徑：氣溫不變增加水汽量；水汽不變，降低氣溫，使原來空氣中的水汽量超過新氣溫條件下空氣中所能容納的飽和水汽量。此次大霧過程中是通過既增加水汽量又降低溫度的途徑來達到水汽飽和的。850hPa濕度未出現>90%的高濕區，925hPa卻很好地反映出了濕度的增加。到9日20：00大濕區明顯南落（圖略），預示著維持著大霧的濕度條件逐漸變差，大霧趨于結束。

4 結語

通過溫州沿海一次平流霧過程分析可以發現，對霧指標有指示特征的各氣象要素，在大霧發生前有小幅度振蕩過程，其中，能見度具有先期振蕩過程，之后陡降至1000m以下，風速陡降至2m/s左右，相對濕度陡升至95%以上，溫度露點差陡降至0～1℃。

此次溫州沿海平流霧，發生前期和發生時天氣形勢穩定，地面處于鞍形場中，隨著鞍形場逐漸自西南向東北生成倒槽時，大霧逐漸變濃變厚。探空曲線反映出的逆溫層明顯，達到900hPa，濕區達到300hPa，表明濕層厚，為此次長時間的大霧維持階段提供了水汽條件。地面為弱的東南風，為這次長時間的大霧過程提供了水汽供給和穩定層結條件。來自海上的東南暖濕空氣和地面倒槽的形勢是這次大霧發生的有力背景。

通過春季溫州沿海發生的平流霧過程診斷分析來進行大霧天氣預報有利于提高該類型大霧的預報水平。

參考文獻

[1]馬治國，張春桂，陳家金，等.福建省沿海霧的氣候變化特征分析[J].中國農業氣象，2011，32（增1）：69-73.

[2]候偉芬，王家宏.浙江沿海海霧發生規律和成因淺析[J].東海海洋，2004，22（2）：9-12.

[3]黃克慧，張意權，周功鋌，等.浙南沿海海霧特征分析[J].浙江氣象，2006，28（1）：18-22.

[4]李子華.云霧物理文選[M].北京：氣象出版社，2014.

[5]張紅巖，周發琇，張曉慧.黃海春季海霧的年際變化研究[J].海洋與湖沼，2005，3（1）：36-42.endprint