湛江機場一次大霧過程分析

吳冰菁

（中國民用航空湛江空中交通管理站，廣東 湛江524017）

大霧是指主導能見度小于1 公里的天氣現象，對飛行的安全效率有非常大的影響。每年冬末至次年春初是湛江機場大霧天氣頻發的季節，據統計湛江機場第一季度大霧有15.67 天，所以準確預報大霧的生消對湛江機場航班的正常有著非常重要的意義。湛江機場的大霧可分為平流霧、輻射霧、鋒面霧，其發生時的地面形勢大致可分為高壓入海型、低壓前型、冷鋒前型、靜止鋒前型、鞍形場或均壓場型5 類(徐峰等，2011)。賴建茂(2013)研究發現湛江機場出現平流霧時，850hPa 為西南或偏南風場。許劍文(2014)研究發現湛江機場出現蒸發霧時，500hPa 為偏西或西南氣流。楊杰顏，郭浩鑫(2016)進一步研究發現穩定少變的高低層天氣形勢配置以及有利的水汽、風力條件對大霧的維持有重要作用。本文利用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°逐6h 的再分析資料、湛江機場1h 自動氣象觀測資料，從天氣背景、水汽和風力條件、動力條件、層結條件等方面對湛江機場2021 年01 月24 日的大霧過程進行分析，為預報湛江機場大霧的生消作一定的參考。

1 湛江機場天氣實況

2021 年1 月24 日湛江機場出現了一次持續時間約3 小時的大霧天氣過程，導致兩個航班延誤。此次大霧過程出現在24日的05:42 至08:30(北京時，下同)。此次大霧過程，水平能見度最低下降到100 米，垂直能見度最低下降到30 米。此次大霧具有持續時間較短、強度大(低于湛江機場降落標準)的特點。

2 大霧形成的天氣背景

分析湛江機場的高低空環流形勢，可以發現此次大霧過程，地面(圖略)為東路冷空氣南下影響，湛江機場處于出海冷高壓脊西南部的回流形勢場中，23 日白天太陽暴曬增溫，夜間晴朗無云，產生輻射降溫，是大霧發生的有利條件；湛江機場850hPa高度層(圖1a)為偏南風場，且風向與等溫線交角較大，接近于垂直，即850hPa 高度上有顯著的暖平流輸送，可以為湛江機場持續輸送大霧所需的水汽；湛江機場500hPa 高度層(圖1b)為帶有小波動的偏西氣流，且可以看到溫度槽明顯落后高度槽，即500hPa 高度層上的高空槽將有所發展。

綜上所述，此次大霧過程，地面為東路弱冷空氣南下影響，即有冷平流輸送，而機場850hPa 有暖平流輸送，這樣“上暖下冷”的高低空環流形勢為大霧的形成提供了穩定的層結條件，有利于大霧的形成。但東面的出海冷高脊所造成的回流場較弱，高空槽的發展也將很快破壞層結穩定形勢，使得此次大霧快速消散。因此預報大霧的消散，可從預報層結穩定的破壞出發。

圖1 24 日02 時850 hPa 風場和溫度場(a)，500hPa 風場、高度場(實線)和溫度場(虛線)(b)

3 大霧形成的水汽和風力條件

霧的形成及維持與相對濕度、氣溫、風向風速等氣象因子有著重要關系。分析湛江機場24 日3-10 時的風速、相對濕度的變化(圖2)，可以發現此次大霧過程，由于前期降水為湛江機場帶來十分充足的水汽，所以這時湛江機場近地層的空氣基本處于飽和狀態，相對濕度持續＞95%，說明此次大霧過程具備極好的水汽條件。另外，湛江機場地處雷州半島，大霧過程中盛行的東南風(圖略)將海面的暖濕空氣帶到湛江機場低空，也有利于水汽積累。此外，本次大霧過程中的風速維持在5m/s 以下，主要集中在1～2m/s，風速較弱，有利于層結穩定的維持，有利于霧的形成，但也是由于風速較小，不是集中在有利于濃霧維持的風速(2-5m/s)(楊杰顏和郭浩鑫，2016)，使得冷卻作用僅僅分布在較為淺薄的氣層中，因而不能形成較為深厚的霧區，難以保證大霧的維持，因此本次大霧持續時間相對較短。

圖2 24 日湛江機場3-10 時風速和相對濕度變化

4 大霧形成的動力條件

為研究湛江機場此次大霧生消的原因，本文分析了湛江機場的散度場和渦度場(圖3)，可以看到在23 日20 時后，湛江機場1000～925hPa 維持一個0～-2×10-5s-1的散度值，表明大霧發生時，機場低層存在弱輻合上升運動。在當日的水汽極好的條件下，這種弱的輻合上升運動可使近地層水汽向上輸送，從而增加濕層的厚度，進而增加霧層的厚度，有利于大霧的形成。近地層(925～700hPa)則存在0～2×10-5s-1的散度值，表明大霧發生時，機場近地層存在弱的輻散下沉運動，使低層水汽不能往中層擴散，有利于低層水汽的積累，進而容易促使逆溫層的產生，也有利于大霧的形成。但由于低層輻合上升運動僅到925hPa 高度層，意味著濕層較為淺薄，且湛江機場1000～925hPa 存在負的渦度，即渦度場與散度場不配合，導致此次大霧過程的持續時間較短。

圖3 23 日08 時-24 日08 時湛江機場上空的散度(陰影,單位:10-5s-1)、渦度(等值線, 單位: 10-5s-1)- 時間垂直剖面

5 大霧形成的層結條件

大霧的生消與逆溫層的建立和破壞有緊密聯系(吳彬貴等，2007)，為研究此次大霧過程的大氣層結結構特征，本文計算了23 日20 時-24 日14 時湛江機場上空1000～700hPa 的溫度遞減率(表1)。

從表1 中可以看到，湛江機場上空1000～925hPa、925～850hPa 從23 日20 時～24 日08 時溫度遞減率都逐漸減小，08時最小，之后開始增大；而850～700hPa 溫度遞減率的變化則相反，其最大值出現在08 時。由此可見，大霧發生時機場近地層的溫度遞減率有所減小，而大霧消散時機場近地層的溫度遞減率有所增大，但由于機場近地層未形成等(逆)溫層，所以本次大霧過程維持時間較短。因此，我們可以利用數值預報數據計算溫度遞減率，來預報大氣的層結狀態，并將其作為大霧預報的參考因素之一。

表1 23 日20 時-24 日14 時湛江機場上空1000～700hPa 溫度遞減率

6 結論

6.1 上層暖平流，下層冷平流的高低空環流配置，易形成穩定層結，加之有充足的水汽和適當的風向風速，是此次大霧形成的重要原因。

6.2 大霧發生時機場近地層的溫度遞減率有所減小，因此可以利用數值預報數據計算溫度遞減率，來預報大氣的層結狀態，并將其作為大霧預報的參考因素之一。

6.3 適度的風速(2-5m/s)可以使穩定層結加厚，而風速過小，就不能形成較深厚的冷卻層，難以保證大霧的維持。6.4 大霧的維持需要散度場和渦度場配合。