合肥新橋機場一次大霧天氣機理分析

□ 民航安徽空中交通管理分局 褚保亮/文

在各種天氣現象中，大霧對交通的影響最為嚴重。每年冬春季節，大霧造成大量民航航班延誤，給旅客出行帶來不便。而各類大霧中又以輻射霧影響最為廣泛。因此，了解大霧天氣產生的背景和原因并對它進行預報是十分重要的。目前，國內外對此已經有過一些研究，如吳兌等利用自動站的每分鐘觀測資料分析了南嶺山地高速公路濃霧的能見度特征。毛冬艷等統計了華北平原12月霧發生前或發生時大氣低層部分氣象要素的特征，表明當近地面水平風很弱，相對濕度為80～90%、溫度露點差在2～4℃，飽和濕空氣層處于穩定或者弱不穩定狀態，以及近地面氣溫在3～9℃時霧的發生頻率較高。甘茹蕙等統計了蘭州地區夜間突發性增溫的天氣特征。張新榮等對大霧發生時的天氣氣候背景、大氣層結條件、近地面水汽條件等方面進行了分析研究。本文主要從機場氣象臺站出發，以短期天氣預報的角度，針對2019年1月12日發生在合肥新橋機場的一次大霧天氣過程，從天氣形勢背景、氣象要素以及衛星云圖等方面，分析大霧形成和消散的物理機制，以期深入地認識大霧形成和消散的主要天氣學成因，為大霧預報提供參考。

資料來源及天氣實況

實況資料來自國家氣象中心地面、高空觀測資料，安徽省自動站實時能見度數據，葵花-8衛星云圖，合肥新橋機場地面觀測資料以及風廓線資料。1月12日03∶35，合肥新橋機場出現大霧天氣，能見度下降至900米，至04時下降至300米，從05時開始能見度上升至800米，至05∶21，能見度上升至1300米，大霧消散。大霧的出現符合輻射霧出現的一般規律，但消散卻不符合一般規律，這也是本文主要研究的問題。

環流形勢分析

2019年1月11日20時，500百帕圖上（圖1）中緯度地區多短波槽活動，在安徽地區上游湖北一帶，有一低壓槽，合肥地區處于槽前西南氣流中。700百帕圖上在大別山麓附近有一低槽，850百帕圖上山東半島上空有一低壓中心，合肥地區位于該中心南伸低壓槽附近。地面圖上（圖2），冷高主體位于蒙古國，長江中下游一帶處于高壓前部弱氣壓場中。

探測資料分析

從新橋機場風廓線雷達圖（圖3）可以看出，在12日0時左右，空中6000米以下已經轉為西北氣流，表明合肥地區空中低槽已經過境。對應的，在12日01時的紅外通道（夜間3.9um）云圖上（圖4），合肥以北地區空中云系已經東移，新橋機場及其西北地區上空已經轉為晴空。11日白天合肥及周邊地區有小雨天氣，機場降水至11日19時結束，該次降水使得合肥地區地表水汽十分充沛。這是合肥地區出現輻射霧最為典型的一種天氣形勢。

天氣要素分析

（一）區域能見度

從安徽省自動站實時能見度數據來看，在12日01時，新橋機場西北方向霍邱縣和壽縣已經出現了大霧天氣，六安以西也出現了大霧，由于六安以北到霍邱之間無能見度探測設備，因此不好確定兩地之間是否也有大霧，但從地面濕度場上來看,這些地區濕度都在99%以上,所以這兩塊霧區之間即使未出現大霧，能見度也是比較差的。圖5、圖6分別為12日1時、4時實時能見度圖（紅色五角星為機場位置）。

12日04時，地面大霧區已經明顯擴大，機場及北側已經被大霧區覆蓋，機場能見度下將至300米，此時大霧霧頂不高，天頂可辨。04時后大霧開始減弱，能見度逐漸好轉。

（二）機場要素

從圖7可以發現，新橋機場能見度和RVR的變化與氣溫的變化呈明顯的正相關，氣溫下降導致大霧出現，氣溫上升又使大霧減弱消散。從圖7中可以發現一個奇怪的現象，氣溫在05時后出現了明顯的上升，1小時升溫幅度達到了近1.6℃。在12日凌晨氣溫分鐘數據中，最低氣溫出現在04∶30，為-2.2℃，日出前最高氣溫出現在06∶57，為0.9℃，合肥當日的日出時間為07∶11。也就是說， 12日凌晨在沒有太陽輻射的情況下，氣溫最高上升了3.1℃。

從圖8可以看出，12日夜間到早晨地面風一直維持在2米/秒以內，在大霧出現后，維持在0～1米/秒，可見近地面層并無暖平流輸送。因此可以判斷，氣溫上升并不是由暖平流輸送引起的。

（三）低云

從云隨時間的分布來看，新橋機場05時出現了低云，云底高為150米，云量為滿天云。大霧出現前合肥機場上空為晴空區，也不存在本地突然生成低云的條件，那么低云極有可能從其他地區移動到機場。從圖5、圖6中可以發現，在機場西北側為大片的霧區，這里的霧形成的時間早，伸展的高度高，在合適風場的引導下，可以將低云吹到機場上空。圖9是新橋機場聲雷達探測到的低空風廓線。大霧出現前和大霧維持期間低空風場較為混亂，風速較小，04∶36以后，低空風速顯著增大，風向轉為一致的西北偏西風，在其引導下，機場西北方向霧頂水汽被吹向機場上空。此時地面風卻無明顯變化，仍處于近乎靜風的狀態，導致機場西北方向地面水汽并沒有像空中水汽一樣被吹到機場，從而只形成了低云。

原因分析

12日凌晨，由于晴空導致地面輻射降溫，引起近地面氣溫下降，水汽凝結，出現大霧天氣。大霧出現以后，能見度迅速降低，此時大霧較薄，僅僅伸展到地面以上10米左右。由于低空風突然發生變化，將機場西北方向霧頂水汽吹向機場，形成低云。由于地表以下溫度高于近地面層氣溫，在熱傳導的作用下，地表溫度逐漸升高。這種方向的熱傳導只要在地表溫度低于地表以下溫度時是一直存在的。在大霧出現前，地表向空中長波輻射損失的熱量要大于其吸收的熱量，導致地表溫度降低。低云出現以后，在其強烈的大氣逆輻射的作用下，地表凈輻射顯著減小，導致地表氣溫回升，在熱傳導的作用下使得近地面氣溫升高，近地面層大氣不再飽和，大霧也就消散了。

大霧以這種形式消散是比較罕見的，需要合適的風場和霧區，本地大霧出現時機也要適宜。如果大霧出現較早，本地霧堤厚度較大，不利于大霧的消散。如果低云移動到本地上空較早，地面不能得到有效降溫，就不會出現大霧天氣。

總結：

該類大霧的出現比較典型，也比較容易預報出來。但是大霧較早地消散卻比較罕見，有較大的預報難度。綜合以上分析，此類大霧的消散需要符合以下幾個條件：

1.有利于出現輻射霧的天氣形勢和條件；

2.周邊有大片的霧區較早出現；

3.大霧出現的時間適宜；

4.大霧出現后，低空風場顯著改變，本地處于霧區下游。

由于目前尚無有效的低空風場數值預報資料，因此此類大霧的消散預報仍是比較困難的。目前需要風廓線探測設備的配合，依據實際情況，在短時臨近預報中給出大霧消散的信息。