基于下墊面影響的上饒市大霧本地預(yù)報(bào)指標(biāo)分析及釋用技術(shù)方法

摘 要：利用2015—2018年地面常規(guī)觀測資料、探空資料和數(shù)值模式預(yù)報(bào)資料，使用上饒市強(qiáng)降水快速響應(yīng)系統(tǒng)查詢風(fēng)速及降水資料，分析了江西省上饒市的大霧時空分布特征、天氣形勢特征、氣象要素特征，以及本地大霧預(yù)報(bào)指標(biāo)釋用。使用完全預(yù)報(bào)方法建立上饒市本地輻射霧、平流霧天氣的預(yù)報(bào)模型流程。結(jié)果表明：（1）上饒市大霧天氣空間分布具有顯著的地域性，東北部山區(qū)為大霧的高發(fā)區(qū)；西部濱湖平原地區(qū)為大霧少發(fā)區(qū)，說明下墊面屬性是影響大霧生成的初始場；同時，地域、人口分布差異也是影響大霧的因素之一，人類社會活動頻繁密集地區(qū)對大霧的生成發(fā)展有抑制作用。（2）冬春季出現(xiàn)頻次最高，晴熱高溫少雨夏季不易形成大霧天氣；大霧天氣日變化特征也明顯，一天中后半夜至凌晨出現(xiàn)大霧天氣頻次最高。（3）氣象要素具有指示性和代表性，影響因子主要是降水量、相對濕度、氣溫和風(fēng)速等。

關(guān)鍵詞：時空分布；形勢和要素特征；預(yù)報(bào)指標(biāo)

中圖分類號：P458.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）02–00-03

江西省上饒市東聯(lián)浙江，南挺福建，北接安徽，處于長三角經(jīng)濟(jì)區(qū)、海西經(jīng)濟(jì)區(qū)和鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)3區(qū)交匯處。境內(nèi)北東南3面環(huán)山，東北面坐擁鄣公山和懷玉山，東南面毗鄰武夷山，西面為中國第一大淡水湖鄱陽湖，地形為東南高、西北低，山地多集中分布于東北部和東南部，且多呈東北—西南走向，其獨(dú)特的地理位置、特殊的地形地貌以及低溫高濕微風(fēng)的氣候條件，為大霧形成提供了充分必要條件，使得上饒市境內(nèi)大霧天氣多發(fā)、頻發(fā)，影響交通、農(nóng)業(yè)和人體健康。針對性地研究上饒市大霧天氣預(yù)報(bào)方法具有重要意義和現(xiàn)實(shí)需求。

目前，國內(nèi)對大霧天氣預(yù)報(bào)的研究屢見不鮮，并且具有地域性、個性化特點(diǎn)，如李法然等[1]對湖州市大霧天氣的成因進(jìn)行了分析及預(yù)報(bào)研究，提出了大霧預(yù)報(bào)的天氣學(xué)模型；蔣大凱等[2]用PP法建立區(qū)域性大霧的客觀預(yù)報(bào)方法，闡述了大霧的預(yù)報(bào)具有本地化的特征，并闡明預(yù)報(bào)方法需要因地制宜；陳翔翔等[3]人對比分析了江西省3類區(qū)域性大霧的時空分布、天氣形勢和主要?dú)庀笠靥卣鳎缓S文等[4]也運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析的方式，對貴州大霧天氣的時空分布特征進(jìn)行分析，獲得了一定的預(yù)報(bào)因子和方式。

上饒市下墊面屬性復(fù)雜多樣，有丘陵山區(qū)、湖區(qū)平原和贛北東部走廊，東西成喇叭口形。同時，地域、人口分布差異和氣候條件具有一定的獨(dú)特性，在研究上饒市大霧天氣時套用前人的預(yù)報(bào)方法并不適用。因此，研究上饒市的本地預(yù)報(bào)方法迫在眉睫。

1 資料和方法

1.1 資料來源

使用2015—2018年的常規(guī)地面觀測資料、探空資料及模式資料，將江西省上饒市24 h內(nèi)12個國家地面觀測站中出現(xiàn)3個站及以上，能見度低于500 m的大霧記錄為1次區(qū)域性大霧天氣過程，并將連續(xù)2 d及以上出現(xiàn)區(qū)域性大霧記錄為1次持續(xù)性區(qū)域大霧天氣

過程[5]。

1.2 研究方法

使用上饒市強(qiáng)降水快速響應(yīng)系統(tǒng)查詢風(fēng)速及降水資料，采用統(tǒng)計(jì)和合成分析的方法，對比分析了上饒市區(qū)域性大霧的時空分布特征、主要?dú)庀笠靥卣鳎接懥似湫纬蓹C(jī)理和主要要素特點(diǎn)，結(jié)合本地預(yù)報(bào)指標(biāo)，選取相關(guān)大霧預(yù)報(bào)因子，使用完全預(yù)報(bào)方法建立上饒市本地輻射霧、平流霧天氣的預(yù)報(bào)模型流程，為上饒市區(qū)域性大霧天氣預(yù)報(bào)提供參考。

2 上饒市大霧時空分布特征

2.1 上饒市大霧天氣空間分布特征

2.1.1 下墊面屬性對大霧分布的影響

分析2015—2018年的統(tǒng)計(jì)資料，上饒市大霧天氣空間分布具有顯著的地域性。上饒市東北部山區(qū)（婺源縣、德興市、信州區(qū)和玉山縣）為大霧的高發(fā)區(qū)，最大的婺源縣、德興市4年間共出現(xiàn)大霧分別為62、61站次，是全市平均站次的近2倍。由于婺源縣、德興市處于黃山和懷玉山脈之間的山區(qū)低洼地帶，利于水汽在山坳地區(qū)下沉和聚集。

同時，受植被、海拔較高的影響，上饒市東北部山區(qū)夜間地面輻射降溫快，當(dāng)溫度下降接近露點(diǎn)溫度，且山區(qū)內(nèi)的風(fēng)受山脈阻擋作用，風(fēng)速較小時，該地區(qū)出現(xiàn)大霧（尤其是輻射霧）的概率極大[5]。其中，婺源縣、德興市較其他地區(qū)更容易出現(xiàn)大霧天氣；玉山縣與婺源縣和德興市的下墊面屬性相近；信州區(qū)的測站坐落在文筆峰森林公園內(nèi)，植被覆蓋率和海拔都較高，北鄰信江河，因此也較容易觀測到大霧天氣；西部濱湖平原地區(qū)（余干縣和鄱陽縣）出現(xiàn)的大霧站次較少，是全市平均站次的1/3。

雖然濱湖地區(qū)的水汽條件豐富，相對濕度較大，能夠容易達(dá)到大霧天氣要求的水汽飽和條件，但由于鄱陽縣和余干縣位于鄱陽湖平原地區(qū)，且海拔低，易遭受偏北冷空氣大風(fēng)南下侵?jǐn)_。根據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)，鄱陽和余干地區(qū)常年平均風(fēng)速較其他地區(qū)偏大，因此不易滿足大霧天氣要求的地表靜風(fēng)條件（地面風(fēng)速＜

2 m/s），故以上兩縣并不易出現(xiàn)大霧天氣[6-7]。

此外，廣豐區(qū)地區(qū)處于江西東部走廊的狹窄區(qū)域，相關(guān)研究表明，廣豐區(qū)受東部走廊的地形影響，會產(chǎn)生狹管效應(yīng)，使得該地區(qū)的常年平均風(fēng)速偏大，也不易滿足大霧要求的地表靜風(fēng)條件（地面風(fēng)速＜2 m/s）[8]。

加之該測站處于城內(nèi)低洼地帶，四周高樓林立，造成該測站增溫、減濕，水汽不易達(dá)到飽和，因此出現(xiàn)的大霧天氣站次較少。

2.1.2 地域、人口分布差異對大霧的影響

從上饒市大霧天氣的空間分布特征中也能窺視地域、人口分布對大霧天氣產(chǎn)生的影響。從表1可以看出，鄱陽、余干地域廣袤而平坦，人口眾多而密集，出現(xiàn)大霧的頻次明顯偏少，說明人類社會活動頻繁密集地區(qū)對大霧的生成發(fā)展有抑制作用；而婺源、德興人口密度小，加之下墊面生態(tài)環(huán)境和特殊的地形地貌等因素，出現(xiàn)大霧的頻次明顯偏多。充分說明人類社會活動強(qiáng)弱與大霧出現(xiàn)頻次呈負(fù)相關(guān)。因此，地域、人口分布差異對大霧的形成有著不可忽視的影響。

2.2 上饒市大霧天氣時間分布特征

2.2.1 上饒市大霧天氣月際變化

上饒市大霧天氣的月際變化特征明顯，每年冬春季由于溫度較低，相對濕度大，地面冷卻快，近地層水汽易達(dá)到飽和狀態(tài)，因此出現(xiàn)頻次最高。據(jù)資料，上饒市12月份大霧達(dá)86站次，其次為4月份達(dá)62站次。反之，在晴熱高溫少雨的夏季，由于地表溫度高，空氣相對濕度小，露點(diǎn)溫度在近地面不易達(dá)到較高，使得近地面的水汽飽和度不夠，從而不易形成大霧天氣，故7—9月沒有出現(xiàn)過大霧天氣。

2.2.2 上饒市大霧天氣日變化

上饒市大霧天氣日變化具有一定的規(guī)律性。一天中后半夜至凌晨由于氣溫逐漸下降，降至露點(diǎn)溫度，相對濕度增大，風(fēng)速減小，近地層水汽過于飽和，故出現(xiàn)大霧天氣頻次最高，06：00達(dá)62站次，其次為04：00、05：00，達(dá)48站次，09：00后日出氣溫開始逐漸回升，相對濕度下降，水汽蒸發(fā)，大霧開始消散，故13：00～19：00沒有出現(xiàn)過大霧天氣。其中11：00、12：00出現(xiàn)的大霧天氣為一次平流霧天氣過程（圖1）。

3 完全預(yù)報(bào)方法及本地預(yù)報(bào)指標(biāo)

由于大霧的預(yù)報(bào)與臺風(fēng)、降水等天氣預(yù)報(bào)模式不同，具有異常明顯的地域特征，結(jié)合研究成果以及本地預(yù)報(bào)指標(biāo)，使用完全預(yù)報(bào)方法建立上饒市本地輻射霧、平流霧天氣的預(yù)報(bào)模型流程。上饒市大霧的完全預(yù)報(bào)方法流程使用的預(yù)報(bào)因子為歷史統(tǒng)計(jì)影響因子和本地預(yù)報(bào)因子相結(jié)合，通過選擇不同的方式，將上饒市大霧天氣預(yù)報(bào)流程化，選取的預(yù)報(bào)因子全面且有針對性。

完全預(yù)報(bào)是根據(jù)預(yù)報(bào)量和預(yù)報(bào)因子的同時性（或近于同時性）的加權(quán)組合，利用歷史觀測資料來確定局地氣象要素。該方法中假定模式輸出是與實(shí)測值完全一致的，即它認(rèn)為數(shù)值預(yù)報(bào)是完全對的，所以稱為完全預(yù)報(bào)法，是在數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品釋用中最常用的方法之一。本地預(yù)報(bào)指標(biāo)為長期預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，經(jīng)過多次檢驗(yàn)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高，具體包括以下幾點(diǎn)。（1）輻射霧：①前期有降水，雨停后，風(fēng)力＜0～2 m/s。②關(guān)注14：00相對濕度：上饒市的南部（浙贛鐵路沿線地區(qū)）地面14：00相對濕度＞70%；北部（婺源和德興）地面14：00相對濕度＞50%；西部（鄱陽、余干和萬年）地面14：00相對濕度＞80%。

（2）平流霧：①結(jié)合形勢場分析。②關(guān)注歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品低層相對濕度：1 000 hPa及950 hPa的相對濕度，＞90%則考慮有霧（區(qū)別低云量）。③第2天是否持續(xù)要看14：00相對濕度，當(dāng)?shù)孛?4：00相對濕度＞70%時，將有連續(xù)性大霧。

4 分析檢驗(yàn)

利用2019年10月28～29日出現(xiàn)的一次輻射霧進(jìn)行檢驗(yàn)：

4.1 實(shí)況

2019年10月28日夜間23：00—29日06：00共出現(xiàn)7站大霧，最小能見度為德興市80 m。

4.2 天氣形勢檢驗(yàn)

（1）高空：大霧發(fā)生前，10月28日20：00，500 hPa上，

從東北到江南地區(qū)有長的低槽，贛北自槽底部轉(zhuǎn)出高空槽后。700 hPa切變逐漸南壓，10月28日20：00已南壓至贛南，贛北處于西北氣流中。850 hPa與925 hPa，整個江西地區(qū)已逐漸轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)控制。

（2）地面：10月27—28日白天上饒為陰有小雨天氣，受偏西路徑的冷空氣影響，27—28日鋒面移至華南沿海地區(qū)，上饒?zhí)幱诘孛娓邏簝?nèi)均壓區(qū)。隨著冷鋒云系南移，28日夜間上饒?zhí)炜辙D(zhuǎn)晴，之后上饒出現(xiàn)了當(dāng)年秋天的第一場輻射霧。

4.3 影響要素檢驗(yàn)

（1）相對濕度：28日20：00上饒地區(qū)的地面相對濕

度在84%以上，到29日08：00地面相對濕度在93%～

100%，20：00—08：00地面相對濕度增加約10%以上。與之前統(tǒng)計(jì)的結(jié)論相對應(yīng)。

（2）氣溫：在28日20：00到29日08：00氣溫在12～

16 ℃之間，在20時至次日08：00之間，地面氣溫下降了2～4 ℃，也與之前的統(tǒng)計(jì)結(jié)論相對應(yīng)。

（3）風(fēng)速：在28日20：00到29日08：00地面風(fēng)速均在

0～2 m/s，同樣對應(yīng)了統(tǒng)計(jì)結(jié)論。在28日20：00—29日08：00上饒地區(qū)上空存在地面到1 000 hPa的逆溫層。

4.4 本地指標(biāo)檢驗(yàn)

由于前期28日凌晨有降水，雨停后轉(zhuǎn)晴天多云天氣。28—29日08：00上饒氣溫基本維持在14 ℃左右，其中10月28日08：00—29日08：00溫度與露點(diǎn)基本重合，空氣飽和度非常高。

10月28日14：00相對濕度：婺源和德興達(dá)50%以上，鄱陽、余干和萬年濕度達(dá)70%甚至80%以上，南部大于70%，夜間至凌晨全市出現(xiàn)大范圍大霧天氣。

同時對2019年2月26—28日連續(xù)性大霧，從影響系統(tǒng)、影響要素、本地指標(biāo)進(jìn)行了分析檢驗(yàn)，預(yù)報(bào)與實(shí)況完全相符。因此以上大霧的完全預(yù)報(bào)方法流程在日常業(yè)務(wù)使用中成效顯著，實(shí)用性和服務(wù)效果明顯。

5 結(jié)論

（1）大霧天氣的空間分布具有顯著的地域性。東北部山區(qū)（婺源、德興、玉山和信州區(qū)）為大霧的高發(fā)區(qū)，西部濱湖平原地區(qū)（余干和鄱陽）為大霧少發(fā)區(qū)。同時，地域、人口分布差異也是影響大霧的因素之一，人類社會活動頻繁密集地區(qū)對大霧的生成發(fā)展有抑制作用。

（2）大霧天氣的時間分布具有明顯的季節(jié)性和時效性，冬春季出現(xiàn)頻次最高，晴熱高溫少雨夏季不易形成大霧天氣，7—9月沒有出現(xiàn)過大霧天氣；大霧天氣日變化特征也明顯，一天中后半夜至凌晨出現(xiàn)大霧天氣頻次最高，13：00～19：00無大霧天氣。

（3）氣象要素具有指示性。本地預(yù)報(bào)指標(biāo)包括輻射霧和平流霧，有各自的特點(diǎn)。輻射霧：20：00相對濕度＞65%，08：00相對濕度＞85%；氣溫為1 ℃～20 ℃，20：00～08：00氣溫下降0～5 ℃；風(fēng)速≤2 m/s。平流霧：20：00相對濕度＞80%，08：00相對濕度＞90%；氣溫變化不明顯；風(fēng)速≤2 m/s；探空逆溫層深厚。

（4）本地預(yù)報(bào)指標(biāo)具有代表性。輻射霧：前期有降水，雨停后，上饒市的南部（浙贛鐵路沿線地區(qū)）地面14：00相對濕度＞70%。北部（婺源和德興）地面14：00相對濕度＞50%。西部（鄱陽、余干和萬年）地面14：00相對濕度＞80%。考慮有霧。

平流霧：結(jié)合形勢場分析，在平流霧常出現(xiàn)的天氣形勢下，關(guān)注歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)低層相對濕度。1000 hPa及950 hPa的相對濕度＞90%則考慮有霧（區(qū)別低云量），14：00相對濕度＞70%次日持續(xù)有霧。

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