昆明長水機場一次大霧過程分析

李清楊 閆哲鑫 方瑩紅 趙炳陽 董魯佳

摘要：世界時2015年12月29日16時到31日03時，昆明長水國際機場出現了大霧天氣過程，本文利用NCEP再分析資料，畫出500hPa、850hPa高空圖以及地面天氣圖來分析此次過程的環流形勢演變。其中世界時29日12時代表過程前，30日00時、30日12時、31日00時代表過程中，31日06時代表過程后。本文還通過風場、溫度場、濕度和能見度等主要氣象要素變化進行分析，另外分析地形特征及昆明準靜止鋒對大霧過程的影響，得出一般性規律及結論。

關鍵詞：大霧;鋒面霧;環流形勢;氣象要素分析

由于大霧造成的低能見度一直是影響飛機起落和機場航班正常運行的一個重要因素，有數據顯示，在1951—1985年間的245次與氣象有關的嚴重飛行事故中，受能見度影響的占47起，達到了19.2%，僅次于低云。因此，了解大霧的形成原因、消散條件及變化特征，有利于飛機的起飛、降落安全及機場各部門的正常運行。通過比對機場metar報文的大霧能見度數值，選取世界時2015年29日16時至31日03時一次大霧過程進行分析。

1 過程介紹及大尺度天氣背景

過程前的環流形勢顯示，500hPa圖中，在亞洲上空整體是平直的西風氣流，天氣形勢比較穩定，有利于維持將要出現的大霧天氣。在850hPa圖中，由等溫線的分布可以看到，在東北方向中低空位置有冷區，西南方向20℃等溫線處形成暖區。因此，東北冷氣團和西南暖氣團之間的等溫線密集區內即存在昆明準靜止鋒。衛星云圖顯示云南上空為一片非常寬廣的云區在地面圖中，長水機場附近氣壓在840hpa左右，處于高壓脊附近，主要受東北部氣流控制，且風速較大，溫度在6℃左右。

過程期間，結合三個時刻的500hPa圖來看，印度地區以西為一高脊控制并加強，中國大陸東北地區形成槽并加深。槽位于120°E附近，槽底可伸至30°N以南，此槽為東亞大槽，并不斷發展，高壓脊和東亞大槽一起直向東移動。850hPa天氣圖上，昆明機場處于高壓受偏東風氣流控制，且處于等壓線密集處，高壓不斷向東移動，在機場周邊形成氣壓梯度，氣壓逐漸降低，所受氣流影響不斷減弱，溫度也在不斷下降，有利于大霧的形成。在地面圖上，高壓向東南部平移，受東部氣流影響較大，且氣流變弱，風速降低，溫度降至4℃左右，有利于大霧的生成。

過程后，從500hpa天氣圖可以看出，隨著西北氣流的加強，印度上空的脊加強，東亞大槽加深，西風氣流轉變為西北氣流，原來的形勢結構被破壞，昆明準靜止鋒迅速減弱，趨于消散。在地面圖中，且此時溫度逐漸上升至11℃，風速增加，破壞了大氣的穩定，有利于大霧的消散。

2 垂直分析

利用不同氣壓高度下的溫度數據做出了溫度廓線圖。在溫度廓線圖中可以看出，在800hPa附近存在一個逆溫層。較暖而輕的空氣位于較冷而重的空氣上面，形成穩定的空氣層，阻礙空氣的對流運動，有利于霧的維持。

在大霧發生時，相對濕度一般達到90%以上，且伴有微風，溫度有一段相對平穩的階段，因此根據大霧的一般產生條件，對2015年12月29日16時—31日03時這段時間的能見度、風速風向、溫度露點溫度、相對濕度、降水等進行統計分析。

3 能見度

圖5是29日13時到31日09時（世界時）的機場能見度觀測數據，29日12時，能見度從4000米開始下降，一直下降到500米，從29日16時至31日03時能見度一直維持在200—1300米之間，31日03點之后霧氣開始消散，能見度開始升高，標志著這次大霧的結束。

4 風場的分析

風速風向的變化對于大霧的產生和消散有重要的影響，大霧時期近地面大氣處于較為穩定的狀態，基本無對流天氣，因此風速一般較小，期間風速的變化如下圖所示。

從風速圖中可以看出，大霧發生時期風速總體維持在5m/s附近，屬于微風，31日05時風速在1小時內從2m/s上升至6m/s，風速的增加加速了大霧的消散。除此之外，風向的變化對于大霧天同樣有影響，大霧期間風向的變化如下表所示：

在大霧的產生和發展階段，風向為東北偏北方向，大霧的消散階段，風向為西南風，此次大霧過程風向的變化對大霧的消散起絕對性作用。

結合昆明長水國際機場周邊的地形走勢以及昆明準靜止鋒日間東退夜間西進的規律，并且在西進期間，東北方向的冷空氣隨著東北風進入機場區域，機場受到準靜止鋒的控制，大霧產生：東退期間，冷空氣及已產生的大霧隨著較大的西南風吹出機場區域，機場退出準靜止鋒的控制范圍，大霧消散。

5 溫度場的分析

除風場之外，溫度也是影響大霧的主要氣象因素之一，當近地面溫度與露點溫度相當接近或相同時，近地面就會有小水滴析出，此時空氣濕度逐漸增大，為霧的形成產生的關鍵的濕度條件。本次大霧過程中的溫度和露點溫度的變化如下圖所示。

從圖7中可以看出，在霧的產生和發展階段，溫度與露點溫度完全重合，理論來講此時相對濕度將會達到100%，小水滴不斷形成，空氣濕度達到飽和狀態，大霧持續發生。31日07時開始，溫度開始上升，露點溫度開始下降，隨后緩慢上升（相比溫度上升緩慢），溫度與露點溫度開始分離，相對濕度不再保持100%，小水滴消失，水汽不再充足，大霧逐漸消散，能見度恢復。

6 相對濕度的分析

霧的分析中，主要是通過風、溫度和相對濕度等主要氣象要素作為分析主體，而在一段時間內，超過90%的時間段內空氣的相對濕度值達到90%及以上時，就很有可能出現大霧天氣，因此，相對濕度也是衡量大霧天氣的重要指標之一。本文大霧過程中相對濕度的變化情況如下圖所示。

從圖中可以看出，29日12時31日06時內相對濕度一直保持在100%的飽和狀態，溫度和露點隨時間保持一致。以此可以說明，在濃霧期間，空氣濕度一直處于飽和狀態，為大霧的持續發生提供了可靠的濕度條件。31日06時之后，相對濕度開始下降至80%以下，失去了大霧產生的基礎條件，大霧逐漸消散，能見度逐漸恢復。

7 降水

大霧開始前有出現輕微降水和薄霧

大霧進行時有出現毛毛雨和持續性輕微降雨

輕微降雨一直持續到大霧結束后一小時。顯然，前一日受冷空氣影響，有明顯降水，地面水汽充沛。

8 地形

昆明長水國際機場距離昆明市中心23.9km，從城區到機場為緩慢爬坡地勢，機場地處小哨和昆明兩個盆地的盆沿交匯地帶。機場3km以外東西向均有同機場走向一致的連綿山脈（東北—西南），昆明城區平均海拔為1897米，而長水機場的海拔約為2100米，機場西部、西北部的最高點約2200米，東部、東南部達到2500米，而且機場周圍下墊面較濕潤，也就是說長水機場相當于一個小洼池。

昆明長水國際機場的跑道朝向南是昆明盆地，朝向北是小哨盆地。兩條跑道方向與旁邊兩條山脈的走向平行，地勢由東北向西南呈現出階梯式的下降，兩頭無高大山脈，因此更容易受東北方向和西南方向的氣團影響。長水機場周圍植被覆蓋，地面溫度相對較低，濕度較大，無城市熱島效應，無建筑物阻擋冷空氣，長水機場屬于冷空氣的入口，當大面積的冷空氣從東北方向緩慢而來，越過機場北部的高點，冷空氣爬升，在半山腰會出現霧天。同時由于東北方向氣流相對于機場較低，機場易受上升氣流影響，或是低云移動到機場接地而形成霧。

9 結論

昆明準靜止鋒是產生這次大霧的主要原因，本文分析了2015年12月29日16時—31日03時的大霧天氣，分析了整個大霧過程中的基本特征，得到以下結論：

（1）此次大霧過程的環流形勢為：大霧發生前，亞洲上空整體為平直的西風氣流，天氣形勢穩定，有利于維持將要出現的大霧天氣;大霧過程中，東亞大槽緩慢東移并不斷加深，氣流變弱;大霧過程后，西風氣流轉變為西北氣流，破壞了原來的形勢結構，準靜止鋒迅速減弱，有利于大霧天氣的消散。

（2）大霧發生期間，長水機場為東北風，風速在2～5m/s之間。風向轉為西南風，風速加大到6m/s以上，有利于能見度的好轉。

（3）大霧持續期間溫度較低，多在4℃以下，相對濕度較大，為100%。

（4）大霧前一日的降水有利于為大霧的形成提供充沛的水汽條件。

（5）大霧發生時，在800hPa附近會存在一個鋒面逆溫層，形成一種極其穩定的空氣層，阻礙著空氣的對流運動，有利于霧的形成，降低了能見度。

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資助項目：中國民航大學大學生創新創業訓練計劃項目（IEXCAUC2019012）