巴彥淖爾市罕見持續(xù)大霧天氣特征分析

張玉榮

（巴彥淖爾市氣象局，內(nèi)蒙古 臨河 015000）

在氣象學(xué)中，大霧是指近地層大氣中懸浮的大量水滴或冰晶微粒使能見度＜1km的天氣現(xiàn)象。在現(xiàn)實生活中，霧和人們的關(guān)系十分密切。大霧時，地面的水汽不易蒸發(fā)，霧中所含的水汽滋潤了土地，給作物生長帶來必要的水分。秋冬季夜間有霧還可減緩地面溫度下降，減少霜凍發(fā)生。而彌漫的大霧對海、陸、空交通及通訊等方面的影響很大[1]，尤其在較嚴(yán)重的情況下，常導(dǎo)致交通事故發(fā)生、通信中斷、電網(wǎng)遭到破壞等，給 人民的生命財產(chǎn)及國民經(jīng)濟帶來巨大損失[2]。另外，大霧天大氣層結(jié)十分穩(wěn)定，空氣中的各種廢氣和有害物質(zhì)難于散開而長時問集結(jié)于近地面，危害人類健康[3-4]。

1 實況概述

2015年11月5 ～6日巴彥淖爾市普降大到暴雪，局地大暴雪，臨河、杭后、前旗和磴口破歷史極值。降雪過后，8～18d出現(xiàn)有氣象記錄以來持續(xù)時間最長、影響范圍最廣的大霧天氣，受大霧天氣的影響，局地最小能見度不足百米，各地有多日日照時數(shù)為0h，大部地區(qū)平均日照時數(shù)不足3h，對公眾交通、設(shè)施農(nóng)業(yè)影響極大。其中在11月15日，全市出現(xiàn)濃霧天氣，大部地區(qū)能見度不足200m，后旗最小能見度僅為91m，濃霧出現(xiàn)在凌晨兩點左右，持續(xù)到中午，下午逐漸減弱消散。下面主要針對11月15日，全市濃霧天氣做一個詳細分析。

表1 2015年11月15日全市各站大霧要素統(tǒng)計

2 成因分析

2.1 環(huán)流背景簡介

500 hpa我國西南地區(qū)南支槽寬廣，且維持少動，南北跨度可達40個緯距，整個我國南部和中東部地區(qū)都處于西南氣流控制當(dāng)中，在此期間，副熱帶高壓異常活躍，588北上維持在北緯30°附近，副高外圍西南氣流與南支槽前西南氣流合并加強使暖濕氣流從孟加拉灣自我國西南向東北輸送，使我國低層大部地區(qū)850hpa溫度露點差≤4℃，河套地區(qū)t-td≤1℃接近飽和，這種東高西低的環(huán)流形式為大霧天氣的發(fā)生提供了充足的水汽條件。

2.2 持續(xù)大霧與溫度的關(guān)系

霧出現(xiàn)前，氣壓呈減弱趨勢，霧維持階段氣壓變化不明顯，日變壓在5hpa之內(nèi)，濕度增加，溫度下降，溫度日較差(前一日最高氣溫減去當(dāng)日最低氣溫)的變化可定性地描述地面輻射冷卻對于大霧過程的發(fā)生和維持的作用。8～18日臨河站溫度日較差小于等于10℃（圖略），說明在大霧形成后，由于懸浮于空中的霧滴的阻擋，到達地表的太陽輻射明顯減弱，但由于850hpa持續(xù)的暖平流輸送以及近地層西南風(fēng)的維持，保證了充足的水汽。8～9日大霧天氣主要是平流霧（平流霧指暖而濕的水汽水平移動，經(jīng)過寒冷的地面或水面時，逐漸冷卻，水汽中的過飽和水氣凝結(jié)成小水滴而形成霧），由于5～6日全市暴雪天氣，地面有積雪，在化雪的過程中，地面溫度低，暖濕空氣移到冷的下墊面，形成了平流輻射霧。13～14日，臨河的能見度轉(zhuǎn)好分別為8158m和6395m，氣溫回升明顯，最低氣溫在 13日為-3.7℃，14日為 3℃，15日為-2.6℃，14～15日降溫6℃左右，輻射降溫使得近地面層出現(xiàn)了約200 m高度的淺薄逆溫層，觸發(fā)了霧區(qū)的形成。說明15和16日的大霧天氣主要是輻射霧（輻射霧指由于地表輻射冷卻作用使地面氣層水汽凝結(jié)而形成的霧），所以這次大霧天氣是輻射加平流共同影響的結(jié)果。

2.3 持續(xù)大霧與濕度的關(guān)系

相對濕度是產(chǎn)生大霧最重要的影響因子之，從11月8～18日相對濕度場分析，大霧發(fā)生日平均相對濕度都在85%以上，輕霧發(fā)生日平均相對濕度都在77%以上，從相對濕度和比濕剖面可以看出（圖略），濕度大值區(qū)主要在850hpa附近，向上迅速遞減，500hpa極為干燥，濕度幾乎為零。說明近地層空氣濕度大為霧的發(fā)生提供了必要條件。

2.4 持續(xù)大霧與風(fēng)的關(guān)系

風(fēng)的大小直接體現(xiàn)了空氣的運動狀況。從臨河單站8～18日的垂直風(fēng)廓線可以看出，700hpa以上為整層的偏西風(fēng)，850hpa風(fēng)力在2～4m/s，地面風(fēng)速始終小于2 m/s（見圖1）。巴彥淖爾市大霧發(fā)生期間我國南部和中東部地區(qū)也維持大霧天氣，空氣濕度非常大，對于近地面層濕度條件較好的情況下，低層適當(dāng)?shù)娘L(fēng)力(微風(fēng))能把大氣低層的水汽輸送到較高的層次，起到擴散作用，利于霧的發(fā)生發(fā)展，而適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速則既有利于向空中輸送水汽，又不至于使垂直交換強烈。但風(fēng)速過大使得大氣中的亂流加強，不利于霧的生成；風(fēng)速過小則不能把大氣低層的水汽輸送到空中，形成一定厚度的霧。所以地面軟風(fēng)，低層微風(fēng)，對大霧的行成更有利。

圖1 臨河自動站能見度和風(fēng)速統(tǒng)計

2.5 層結(jié)穩(wěn)定度判斷

臨河單站11月15日08時T_logp圖可以看出，濕層在近地層到850hpa之間，且上干下濕較為明顯，同時在850hpa有較強的逆溫層，從風(fēng)的垂直變化來看，大霧發(fā)生時段近地面層風(fēng)速小，高空風(fēng)較大且為較平直的西風(fēng)，中低層有弱的擾動利于地面氣壓場的堆持。這樣的層結(jié)在垂直方向上不易發(fā)生強的湍流運動，不利于污染物的擴散，使得大霧天氣不易消散得以維持。由圖2可見，大霧發(fā)生期間在1800m以下都存在逆溫層，而在濃霧發(fā)生期間逆溫層的高度在800m以下，逆溫層的溫差在3℃左右，15日全市濃霧發(fā)生時逆溫層的高度僅為200m。由此可見，850 hpa以下存在逆溫層對近地層能量和水汽的維持很重要，當(dāng)有3℃以上的較強逆溫層存在，且逆溫層高度在200m時就有可能形成大霧并不易消散。在這樣的天氣條件下，近地層的凝結(jié)核不易向高空擴散，為霧滴的形成提供了有利條件。

從臨河單站垂直速度剖面可以看出 （圖略），850hpa垂直速度幾乎為零，700～850hpa之間上升和下沉氣流非常弱，所以低層對流較弱，氣層較為穩(wěn)定，有利于霧的維持。

圖2 臨河單站逆溫層高度和溫差

3 結(jié)論

此次大霧天氣，由高空南支槽和副高的共同影響，588北上維持在北緯30°附近，副高外圍西南氣流與南支槽前西南氣流合并加強使暖濕氣流從孟加拉灣自我國西南向東北輸送，河套地區(qū)t-td≤1℃，接近飽和，這種東高西低的環(huán)流形式為大霧天氣的發(fā)生提供了充足的水汽。

大霧發(fā)生日，日變壓≤5hpa，溫度日較差≤6℃。

大霧發(fā)生日日平均相對濕度都在85%以上，輕霧發(fā)生日日平均相對濕度都在77%以上，濕度大值區(qū)主要在850hpa附近，向上迅速遞減，500hpa極為干燥，濕度幾乎為零。

大霧發(fā)生日地面風(fēng)速小于2m/s，850hpa風(fēng)力在2～4m/s之間，700hpa以上高空風(fēng)較大且為較平直的西風(fēng)，沒有明顯冷空氣。

大霧發(fā)生期間在1800m以下都存在逆溫層，而在濃霧發(fā)生期間逆溫層的高度在800m以下，逆溫層的溫差在3℃以內(nèi)，強濃霧發(fā)生時逆溫層的高度僅為200m，逆溫層的存在時霧形成的重要條件之一，它的增強促使了霧的發(fā)展，反過來，霧的形成和發(fā)展又改變了逆溫層結(jié)構(gòu)。

大霧發(fā)生時，850hpa垂直速度幾乎為零，700～850hpa之間上升和下沉氣流非常弱，低層對流較弱，氣層較為穩(wěn)定，有利于霧的維持。