河池機(jī)場冬季一次連續(xù)性大霧天氣分析

王常力

摘 要：通過對河池機(jī)場2015年2月22日至2月25日的氣象觀測資料進(jìn)行分析，同時(shí)從大霧形成過程、濕度場變化和風(fēng)場變化等方面進(jìn)行簡要分析發(fā)現(xiàn)，此次大霧過程因?yàn)槭苣现Р畚髂蠚饬髋c地面準(zhǔn)靜止鋒共同影響所形成的;近地面逆溫層對大霧的形成有重要影響，飽和的水汽條件，適當(dāng)?shù)娘L(fēng)向風(fēng)速，以及適宜的溫度，為大霧的發(fā)展提供了有利的因素;河池機(jī)場所處地理環(huán)境復(fù)雜多變，對大霧的發(fā)生、發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：河池機(jī)場;大霧;逆溫層;地理環(huán)境

中圖分類號：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0241-02

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大霧對人們的日常生活健康危害越來越突出[1]，地面氣溫下降，塵埃、雜質(zhì)等凝結(jié)或凝華而形成霧，是一種普遍的自然現(xiàn)象。由于霧中能見度低，經(jīng)常造成城市交通癱瘓、高速公路封閉、機(jī)場航班取消、水路航運(yùn)停滯等重大交通事故，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，因大霧天氣造成的交通事故多達(dá)50%;霧具有較強(qiáng)的吸附能力，會使污染物不斷聚集，空氣中的有害成分不斷增加;大霧天氣出行，容易增加呼吸器官疾病，1952年12月，英國倫敦的持續(xù)性大霧，使近地面低空形成了嚴(yán)重的污染層，空氣中的二氧化硫濃度嚴(yán)重超標(biāo)，顆粒污染物濃度更是超出了人們的想象，整個(gè)城市被濃霧所覆蓋，短短的幾天的時(shí)間，就奪走了上萬人口的性命;因此，大霧作為一種嚴(yán)重影響人們生活健康水平的自然現(xiàn)象已受到了人們的廣泛關(guān)注。

對民航而言，飛機(jī)安全起降，與機(jī)場的天氣狀況密切相關(guān)，機(jī)場附近能見度的變化情況，對飛行安全影響尤為重要[2-3]。據(jù)相關(guān)民航資料統(tǒng)計(jì)，國際民航事故分析分類中，30%的飛行事故與天氣有關(guān)，在所有天氣原因造成的事故中，因?yàn)閻毫幽芤姸忍鞖庹?0%，因?yàn)槔子辍⒈⑻鞖庹?5%，因?yàn)榉e冰天氣占10%，因顛簸和急流天氣占6%。大霧天氣，容易造成機(jī)場癱瘓，飛機(jī)延誤、取消，旅客滯留，影響人們的出行;大霧飛行時(shí)，容易造成飛機(jī)表面結(jié)冰，危及飛行安全;大霧飛行時(shí)，飛行員看不清楚跑道位置，容易導(dǎo)致飛機(jī)提前或過晚著陸，甚至偏離跑道，從而發(fā)生飛行事故[4]。2010年8月伊春墜機(jī)事故，正是由于大霧天氣所引發(fā)的。由此可見，大霧是影響飛行安全的重中之重。

近年來，由于大霧影響飛機(jī)備降、返航事件頻頻發(fā)生。于是，許多學(xué)者、業(yè)務(wù)技術(shù)人員對機(jī)場出現(xiàn)大霧的不同領(lǐng)域展開了分析、研究，發(fā)現(xiàn)大霧出現(xiàn)的季節(jié)性明顯，對航空公司及機(jī)場影響程度重大，如何合理安排航班計(jì)劃以及大霧的預(yù)報(bào)，已成為機(jī)場氣象部門的服務(wù)重點(diǎn)。國外學(xué)者對霧的組成及氣候特征進(jìn)行了分析研究，同時(shí)對地方區(qū)域性霧霾天氣進(jìn)行了分析研究。我國業(yè)務(wù)技術(shù)骨干也開展了一系列研究，徐娓[5]對廣漢機(jī)場一次連日大霧天氣過程分析，討論了大霧的形成過程以及氣象要素的變化趨勢;孫丹等對我國大陸地區(qū)濃霧發(fā)生頻率及時(shí)空分布進(jìn)行看相應(yīng)分析;楊洪儒等[6]對烏魯木齊機(jī)場大霧近36年出現(xiàn)時(shí)間的分布特征及不均勻性分析發(fā)現(xiàn)，烏魯木齊大霧出現(xiàn)時(shí)間呈明顯的上升趨勢;畢亞琴[7]對九寨黃龍機(jī)場大霧天氣進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并針對不同天氣時(shí)可能出現(xiàn)的大霧天氣進(jìn)行了預(yù)報(bào)。

本文通過對河池機(jī)場2015年3月22日至3月25日的天氣實(shí)況觀測資料進(jìn)行分析研究，便于進(jìn)一步認(rèn)識了解河池機(jī)場冬季大霧的發(fā)生、發(fā)展和消散規(guī)律。為進(jìn)一步改善河池機(jī)場大霧天氣預(yù)報(bào)，確保飛行安全，以及充分利用本場氣象條件變化合理為航空公司、旅客服務(wù)提供一定參考。

1 材料與方法

河池機(jī)場位于廣西西北部，與貴州交界，距河池市區(qū)37公里，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，干濕季明顯，機(jī)場海拔677m，四周山嶺綿亙，地形多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是廣西境內(nèi)海拔最高、地形最險(xiǎn)的機(jī)場，機(jī)場氣象要素變化明顯，對氣象的保障水平提出更高的要求。根據(jù)河池市氣象局2011年至2012年對河池機(jī)場為期一年的氣象觀測資料統(tǒng)計(jì)顯示，能見度小于400m的天數(shù)共有78天，占全年總天數(shù)的21%，其中1月份至4月份共出現(xiàn)55次，占全部低能見度天數(shù)的70%。冬季由于受冷空氣影響，容易出現(xiàn)降水天氣，持續(xù)的風(fēng)向風(fēng)速為大霧的形成提供了有利條件，因此，大霧天氣已成為影響河池機(jī)場飛行安全的重要天氣之一。

本文使用的地面天氣實(shí)況資料，以及地面、高空天氣圖均來源于河池機(jī)場航務(wù)部氣象臺以及跑道自動觀測系統(tǒng)（Vaisala）所記錄的數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)的起止時(shí)間為：2015年2月22日01：00時(shí)至2月25日08：00時(shí)（UTC，世界時(shí)，下同）。

2 結(jié)果與分析

2.1 大霧天氣過程實(shí)況

通過人工觀測及自動觀測系統(tǒng)（Vaisala）觀測資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，21日本場受弱冷空氣影響，有降水，23日降水停止。霧于22日01：00開始出現(xiàn)，能見度1500m，風(fēng)向維持東南風(fēng)，風(fēng)速持續(xù)在3m/s左右;隨著霧的不斷加劇，能見度逐漸降低到500m，風(fēng)向不變，風(fēng)速降低到1-2m/s，大霧的濃度再次加劇，持續(xù)在100m左右，一直維持到25日06：00逐漸消散，本次大霧長達(dá)85小時(shí)之久。期間，造成機(jī)場關(guān)閉，多個(gè)航班取消，為人們出行帶來重大影響。

2.2 大霧天氣形勢分析

2月份以來，河池機(jī)場受南支槽及地面冷空氣影響，出現(xiàn)多降水天氣，氣溫較低，濕度較大。隨著冷空氣的不斷減弱，西南氣流逐漸發(fā)展，冷暖氣團(tuán)相遇便形成西北東南走向的準(zhǔn)靜止鋒，河池機(jī)場正好處于準(zhǔn)靜止鋒的西北面，下墊面濕度大、溫度低，遇到暖濕氣流經(jīng)過，就容易出現(xiàn)大霧天氣。

22日-25日，500hPa高空圖與風(fēng)場疊加圖可以看到，中高緯度貝加爾湖西邊存在高壓脊，我國中東部地區(qū)受高空脊前西北氣流控制，低緯地區(qū)受南支槽西南氣流影響，河池機(jī)場持續(xù)出現(xiàn)降水天氣。22日-25日，地面圖在兩湖交界處存在冷高壓，低壓向云南地區(qū)發(fā)展，河池機(jī)場恰好在系統(tǒng)之間，地面以弱的東北偏東風(fēng)為主，濕度維持飽和，24日在四川盆地有低壓不斷發(fā)展，冷鋒移至湖南、貴州北部等地，河池機(jī)場處于穩(wěn)定壓強(qiáng)場中，地面風(fēng)速持續(xù)維持在2m/s，有利于大霧的維持，25日暖低壓向南發(fā)展，地面風(fēng)速持續(xù)增大，大霧開始消散。

通過分析發(fā)現(xiàn)，500hPa高空圖貝加爾湖西邊存在弱的高壓脊，脊前受西北氣流控制，低緯地區(qū)受南支槽西南氣流影響，氣壓場變化較小，南支槽與地面冷空氣共同結(jié)合，開始出現(xiàn)降水天氣，為大霧形成提供了必要的水汽條件。

2.3 物理量特征分析

大霧的形成與溫度、濕度密切相關(guān)，另外，風(fēng)向、風(fēng)速也是影響大霧形成的重要因素之一。下面，將針對大霧發(fā)生時(shí)，風(fēng)場、濕度場、溫度場和水汽條件等物理量的變化特征進(jìn)行著重分析。

2.3.1 風(fēng)場變化特征分析

22日01：00大霧已經(jīng)生成，此時(shí)以東北偏東風(fēng)為主，風(fēng)速持續(xù)在3m/s以內(nèi)，直至25日06：00后，大霧開始消散，此時(shí)風(fēng)向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠憋L(fēng)，風(fēng)速開始增大;因此，大霧的生成與風(fēng)向風(fēng)速緊密相連，當(dāng)?shù)蛯铀_(dá)到飽和時(shí)，靜風(fēng)條件更有利于大霧的持續(xù)存在，持續(xù)2-3m/s的風(fēng)速更有利于水汽擴(kuò)散，加強(qiáng)大霧的發(fā)展。風(fēng)速較大時(shí)，亂流混合層過厚，近地面層降溫緩慢，導(dǎo)致水汽大量蒸發(fā)，不易于大霧的形成。大霧天氣時(shí)，風(fēng)速一般都比較小，造成空氣緩慢運(yùn)動，與外界交換比較少，是大霧形成與維持的必要條件。

2.3.2 濕度場特征分析

相對濕度指空氣中水汽壓與飽和水汽壓的百分比，是反映大氣潮濕程度的物理量，一定程度上更是形成大霧的重要因素。22日01：00相對濕度已經(jīng)達(dá)到飽和，而此時(shí)正是大霧生成、發(fā)展階段，能見度持續(xù)維持在100-150m，直至25日06：00后，相對濕度逐漸開始變小，此時(shí)大霧開始消散，而能見度也逐漸變大。因此可見，相對濕度與能見度存在明顯的相反關(guān)系，即：能見度越小，相對濕度越大;能見度越大，相對濕度越小。所以，空氣飽和程度也是大霧形成的重要因素;據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析，大霧存在時(shí)，絕大多數(shù)的相對濕度都在90%以上，近地面水汽充足。

2.3.3 溫度場特征分析

通過對本場22日至25日溫度與露點(diǎn)溫度之差統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，大霧形成階段，氣溫逐漸降低，空氣濕度達(dá)到飽和，大氣層結(jié)呈逆溫結(jié)構(gòu)，有利于水汽和雜質(zhì)的聚集，為大霧的發(fā)展提供了良好的條件;同時(shí)，大霧發(fā)生到大霧發(fā)展壯大階段，近地面層存在逆溫層，大氣層結(jié)穩(wěn)定，有效阻止近地面層水汽和能量交換，源源不斷的雜質(zhì)開始聚集，為大霧的發(fā)展提供了充足的條件。當(dāng)逆溫層逐漸消失時(shí)，低層大氣穩(wěn)定度開始減弱，空氣流動加劇，大霧便隨之消散或減弱。

2.3.4 水汽條件特征分析

通過文章分析表明，22日受南支槽及地面冷空氣影響，準(zhǔn)靜止鋒停留在機(jī)場上空西北面，大霧發(fā)展前期出現(xiàn)降水天氣，河池機(jī)場周邊地區(qū)850hPa相對濕度達(dá)到飽和狀態(tài);從水汽通量分布可以看出西南暖濕氣流進(jìn)入河池機(jī)場上空后，水汽含量明顯增加，濕度層厚度開始加厚。通過分析850hPa水汽通量散度，河池機(jī)場周邊水汽通量值達(dá)到最大化，水汽通量受西南氣流影響，源源不斷輸送到機(jī)場上空。再者由于河池機(jī)場上空存在弱的輻合中心，為大霧的發(fā)展、維持提供了充足的水汽條件。同時(shí)，輻合中心氣層有效阻擋了近地面層水汽與熱量交換，為逆溫層的形成提供了有利條件。25日06：00后，輻合中心轉(zhuǎn)為為水汽輻散，近地面層水汽與熱量同高空層開始交換，近地面逆溫層逐漸消失，大霧開始消散、減弱。

3 討論

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，河池機(jī)場自冬季以來，大霧頻頻發(fā)生，影響多個(gè)航班取消。下面將著重討論河池機(jī)場冬季以來為何頻頻出現(xiàn)大霧天氣。

3.1 一槽一脊原因

大霧形成初期，500hPa高空圖貝加爾湖西邊存在弱的高壓脊，脊前受西北氣流控制，低緯地區(qū)受南支槽西南氣流影響，氣壓場變化較小，南支槽與地面冷空氣共同影響，開始出現(xiàn)降水天氣，為大霧形成提供了有利的水汽條件。

3.2 大氣層結(jié)穩(wěn)定原因

大霧發(fā)展初期，850hPa高度以下有弱的輻合上升運(yùn)動，近地面的水汽不斷被輸送到高層，達(dá)到一定條件，500hPa存在弱的輻散下沉運(yùn)動，阻止近地面的水汽向上運(yùn)動，因此便出現(xiàn)逆溫層，有效阻止了近地面層水汽和能量交換，使各種雜質(zhì)凝結(jié)在一起，不易擴(kuò)散，對大霧的形成提供了一定影響。

3.3 大氣中水汽飽和原因

由于蒸發(fā)影響，增加了大氣中的水汽含量;另外由于空氣自身的冷卻作用。對于大霧的形成來說冷卻作用更加重要。當(dāng)空氣中有凝結(jié)核存在時(shí)，已飽和空氣如果繼續(xù)受到水汽增加影響，便會產(chǎn)生凝結(jié)。凝結(jié)的水滴會使水平能見度降低到一定的程度，從而形成霧。因此，只要低層空氣容易發(fā)生冷卻作用，源源不斷的水汽，適當(dāng)?shù)娘L(fēng)力條件，大氣層結(jié)穩(wěn)定，并有大量的凝結(jié)核存在，便最容易生成大霧天氣。

3.4 河池機(jī)場地勢影響原因

河池機(jī)場海拔675m，是國內(nèi)外少有的建在懸崖邊上的機(jī)場，四周300米內(nèi)都是懸崖和深溝，植物茂密，地面溫度相對城市溫度較低，濕度較大，不容易受城市熱島效應(yīng)影響，而且機(jī)場四周無高大建筑物阻擋冷空氣進(jìn)入，河池機(jī)場屬于冷空氣的進(jìn)口，當(dāng)大面積的冷空氣從西北方向緩慢進(jìn)入時(shí)，就會越過機(jī)場附近比較高的點(diǎn)，機(jī)場四周條件非常滿足時(shí)，冷空氣爬升在半山腰會出現(xiàn)大霧天氣。另外河池是準(zhǔn)靜止鋒常影響的地區(qū)，一旦有西南暖濕氣流與之配合，就容易在本場產(chǎn)生大霧天氣，再加上河池冬季氣候忽暖忽寒，更容易使冷暖空氣交匯在一起，形成大霧天氣。

4 結(jié)語

通過地面觀測實(shí)況資料以及高空形勢圖資料，分別從天氣尺度形勢、物理量場分析對河池機(jī)場2015年2月22日至2月25日的大霧天氣過程進(jìn)行研究，可以得出以下結(jié)論：

（1）受南支槽前西南氣流，地面準(zhǔn)靜止鋒影響，河池機(jī)場從2012年2月22日至2月25日出現(xiàn)了大霧天氣過程。（2）通過物理量場分析發(fā)現(xiàn)，大霧發(fā)生、發(fā)展期間，近地面氣壓梯度力小，地面風(fēng)速持續(xù)維持在2m/s左右，相對濕度達(dá)到飽和，近地面層有逆溫層存在。西南氣流源源不斷的輸送水汽，為大霧的形成提供了有利條件。（3）相對濕度與能見度存在明顯的相反關(guān)系，即：能見度越小，相對濕度越大;能見度越大，相對濕度越小。（4）大霧發(fā)展期間，溫度露點(diǎn)差變化較小。能見度變化與溫度露點(diǎn)差數(shù)值變化一致，即溫度露點(diǎn)差越大，能見度越大;溫度露點(diǎn)差越小，能見度越小。（5）大霧發(fā)生、發(fā)展期間，低層大氣空氣處于層結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)，并伴有明顯的逆溫層。（6）大多數(shù)情況下，冷空氣入侵后可使能見度好轉(zhuǎn)，但由于機(jī)場受弱冷空氣的頻繁影響，輻射霧連續(xù)出現(xiàn)，使能見度出現(xiàn)較大波動，當(dāng)強(qiáng)冷空氣影響后又出現(xiàn)了平流霧，容易加大霧的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。因此，河池機(jī)場冬季出現(xiàn)的大霧過程應(yīng)作為預(yù)報(bào)的著重考慮。

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