楊杰顏，郭浩鑫

（1.電白區(qū)氣象局，廣東茂名 525400；2.湛江市氣象局，廣東湛江 524000）

湛江市一次持續(xù)性大霧天氣過程的特征分析

楊杰顏1，郭浩鑫2

（1.電白區(qū)氣象局，廣東茂名 525400；2.湛江市氣象局，廣東湛江 524000）

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料和地面常規(guī)氣象觀測(cè)資料對(duì)湛江市2016年3月16—24日大霧過程，從天氣背景、水汽、動(dòng)力、層結(jié)條件等方面進(jìn)行分析，結(jié)果顯示穩(wěn)定少變的高低層天氣形勢(shì)配置以及有利的水汽、風(fēng)力條件對(duì)大霧的維持有重要作用。近地層弱輻合上升運(yùn)動(dòng)以及暖濕空氣輸入是濃霧發(fā)展和維持的有利機(jī)制，地面弱冷空氣滲透以及后期的冷鋒迫近而產(chǎn)生的鋒面霧使此次大霧過程有顯著的強(qiáng)度變化。

天氣學(xué)；持續(xù)性大霧；天氣過程；動(dòng)力條件；湛江

近年來，大霧（定義，大霧能見度≤500 m、濃霧能見度≤200 m）逐漸成為一種對(duì)社會(huì)發(fā)展影響極為重大的災(zāi)害性天氣，持續(xù)性的大霧天氣不僅影響交通安全和運(yùn)輸效率，還嚴(yán)重污染環(huán)境，影響人們身體健康。湛江市所在的雷州半島以及瓊州海峽區(qū)域是中國(guó)沿海5個(gè)海霧多發(fā)區(qū)之一，年平均霧日超過20 d［1-2］，春季大霧是該區(qū)常見的災(zāi)害性天氣之一。不少氣象工作者對(duì)華南沿海大霧的特征進(jìn)行了多方面研究。如郭秀英等［3］對(duì)華南沿海春季海霧與天氣型的關(guān)系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析；黃健等［4］建立了廣東沿岸海霧決策樹預(yù)報(bào)模型；鄧英姿等［5］對(duì)廣西沿海地區(qū)大范圍霧氣候特征與天氣形勢(shì)進(jìn)行分析。本研究利用NCEP/NCAR再分析資料（空間分辨率為1° ×1°、時(shí)間間隔為6 h，包含地表26個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等壓層的溫、壓、濕等多個(gè)氣象要素信息）和逐小時(shí)的地面常規(guī)氣象觀測(cè)資料（主要溫、壓、濕、風(fēng)等要素），從天氣環(huán)流演變、動(dòng)力條件和大氣層結(jié)等方面對(duì)2016年3月湛江一次持續(xù)性大霧過程的形成原因和維持機(jī)制進(jìn)行分析，以加深對(duì)湛江地區(qū)大霧天氣的認(rèn)識(shí)，為提高大霧預(yù)報(bào)水平提供參考。

1 大霧天氣實(shí)況

2016年3月16—21、22、23—24日湛江市出現(xiàn)了一次持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)9 d的大霧天氣過程，導(dǎo)致近百班次航班延誤或者取消，高速公路被迫持續(xù)關(guān)閉，輪渡停航。該次大霧過程時(shí)間段主要集中在每天的20：00到次日10：00（北京時(shí)，下同）。按照大霧的強(qiáng)度變化可將該次大霧過程分為強(qiáng)-減弱-更強(qiáng)3個(gè)階段。整個(gè)大霧過程在24日凌晨隨著冷空氣全面影響而結(jié)束。該次大霧過程具有持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)（9 d）、強(qiáng)度大（濃霧出現(xiàn)時(shí)次較多）的特點(diǎn)。

2 大霧形成和維持的天氣背景

2.1 高低空環(huán)流形勢(shì)

根據(jù)3月15日08：00—24日08：00 500 hPa的平均環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)（圖1a），可發(fā)現(xiàn)該次大霧發(fā)生和維持期間，我國(guó)中高緯度地區(qū)受寬廣高壓脊區(qū)控制，位于低緯的湛江處于較穩(wěn)定的偏西環(huán)流中；等溫線與等高線基本平行，溫度槽脊區(qū)與高度槽脊區(qū)近于重合，高壓脊得以長(zhǎng)時(shí)間維持，低緯的偏西環(huán)流也穩(wěn)定少變。高層維持穩(wěn)定少變的大尺度環(huán)流為大霧的形成和維持提供了必要的環(huán)流背景。此外，通過對(duì)15—24日850 hPa的溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行連續(xù)分析，發(fā)現(xiàn)大霧維持期間，中南半島北部始終維持著一個(gè)暖中心（圖1b），粵西沿海處于西南風(fēng)場(chǎng)控制，風(fēng)向與等溫線交角較大，850 hPa粵西地區(qū)的暖平流輸送相當(dāng)明顯?？梢姡谖髂巷L(fēng)場(chǎng)的引導(dǎo)下，中南半島北部的暖濕空氣被源源不斷地輸送至粵西沿海地區(qū)，為大霧的維持提供了充足的水汽。

圖1 湛江市2016年3月15—24日500 hPa平均環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)（紅實(shí)線，單位：dagpm）（a）和3月17日02：00 850 hPa溫度（等值線，單位：℃）及風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)向桿，單位：m/s）（b）

2.2 地面形勢(shì)

已有研究表明，雷州半島霧形成的地面形勢(shì)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(chǎng)或均壓場(chǎng)型5類［6］。分析地面氣壓場(chǎng)（圖略），該次大霧過程發(fā)生前夕，地面冷空氣過程剛結(jié)束，冷高壓已從膠東半島以南移到海上，湛江處于高壓后部均壓場(chǎng)中；大霧維持期間，中南半島低壓逐漸發(fā)展并維持，湛江處于低壓前部，從高壓入海型到低壓前型，持續(xù)的均壓場(chǎng)是大霧維持的有利條件。

3 水汽和風(fēng)力條件

霧的形成及維持與相對(duì)濕度、氣溫、露點(diǎn)溫度、風(fēng)向風(fēng)速等氣象因子有著重要關(guān)系［7］。由氣溫、相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度以及風(fēng)向風(fēng)速的日變化（圖2a），可以發(fā)現(xiàn)該次大霧過程中湛江地區(qū)的氣溫與露點(diǎn)溫度線基本重合，水汽基本處于飽和狀態(tài)，并且相對(duì)濕度值持續(xù)＞90%，說明該次大霧過程具有非常有利的水汽條件。湛江地處雷州半島，大霧過程中盛行的偏東風(fēng)（圖2b）將海面上的暖濕空氣帶到湛江低空，有利于水汽積累；此外，大霧過程中的風(fēng)速維持在5 m/s以下，集中在2～5 m/s，適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速既能使冷卻作用擴(kuò)展至適當(dāng)?shù)臍鈱又校植挥绊懴聦涌諝獾某浞掷鋮s和水汽的保存，十分有利于霧的形成和維持［6］。

圖2 2016年3月13—26日湛江露點(diǎn)溫度、溫度、相對(duì)濕度日變化（a）和3月16—23日風(fēng)玫瑰圖（b）

4 濃霧的形成原因和維持機(jī)制

由實(shí)況中可以看出，該次大霧過程除了持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)外，還有強(qiáng)度大的特點(diǎn)。該次大霧過程中有連續(xù)6 d霧強(qiáng)達(dá)到濃霧級(jí)別，并且濃霧持續(xù)的時(shí)次都長(zhǎng)達(dá)5 h以上，本研究進(jìn)一步從動(dòng)力條件、層結(jié)條件來分析濃霧的產(chǎn)生和維持。

4.1 動(dòng)力結(jié)構(gòu)特征

按照實(shí)況顯示（表1），3月17—21日連續(xù)5 d以及23日出現(xiàn)了濃霧，并且濃霧出現(xiàn)時(shí)段基本都在凌晨至早上。根據(jù)湛江的散度和渦度-時(shí)間垂直剖面圖（圖3a），3月17—21日及23日，在濃霧出現(xiàn)的時(shí)段，近地層（950 hPa以下）都存在正渦度環(huán)流中心，而風(fēng)-時(shí)間垂直剖面圖（圖3b）顯示近地層基本為較強(qiáng)的東到東南風(fēng)，說明低層的暖濕氣流強(qiáng)勢(shì)流入；而且近地層維持著-1～-4×10-5s-1的散度值，表明濃霧發(fā)生的時(shí)段低層存在弱輻合上升運(yùn)動(dòng)。在水汽條件極為有利的前提下，這種淺層上升運(yùn)動(dòng)可以使近地層的水汽向上輸送從而增加濕層的厚度，進(jìn)而提高霧層的高度，有利于濃霧產(chǎn)生和維持。根據(jù)1 000～500 hPa的散度分布（圖3a），中層（850～500 hPa）存在的基本為正輻散區(qū)，有弱下沉運(yùn)動(dòng)，與低層（1 000～850 hPa）相反，這種中層弱下沉運(yùn)動(dòng)與低層弱上升運(yùn)動(dòng)相疊加不僅使低層維持了穩(wěn)定的層結(jié)條件，容易產(chǎn)生逆溫層，更阻斷了兩者之間的水汽交換，有利于低層水汽積累，對(duì)濃霧的發(fā)展和維持極有利。

圖3 2016年3月15—24日湛江散度（陰影，單位：10-5s-1）和渦度-時(shí)間垂直剖面圖（等值線，單位：10-5s-1）（a）和3月15—24日湛江風(fēng)場(chǎng)剖面圖（單位：m/s）（b）

4.2 層結(jié)結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)吳彬貴等［8］研究，持續(xù)性大霧天氣過程中，逆溫層的生成和發(fā)展是大霧生成和發(fā)展的關(guān)鍵。利用該次大霧過程中逐6 h的NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料反演出湛江地區(qū)的斜溫-對(duì)數(shù)壓力圖（簡(jiǎn)稱Skew-t圖），對(duì)各Skew-t圖進(jìn)行分析（圖略），取每天02：00的大氣低層溫度層結(jié)狀態(tài)變化及其對(duì)應(yīng)每天出現(xiàn)大霧、濃霧的時(shí)次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1所示，可以看出，等（逆）溫層越深厚，出現(xiàn)的高度越低，大霧持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度就越強(qiáng)。如表中出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間超過10 h的大霧時(shí)，等（逆）溫層的厚度基本≥1 000 m；反之，大霧持續(xù)時(shí)間不超過10 h時(shí)，等（逆）溫層厚度＜1 000 m；同時(shí)，出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間超過5 h的濃霧時(shí)，等（逆）溫層的底部延伸至地面上空200 m高度。當(dāng)?shù)龋妫貙哟嬖跁r(shí)，近地面層較穩(wěn)定，有利于水汽聚集，同時(shí)也阻礙熱量與水汽的垂直交換，有利于水汽凝結(jié)，等（逆）溫層越深厚，近地面熱量與水汽保持就越好，因此大氣環(huán)流穩(wěn)定少變，大霧就會(huì)持續(xù)；而等（逆）溫層底部高度降低，使得水汽向下擠壓，加重大霧的程度。

表1 3月份（02：00）湛江2次持續(xù)大霧過程低層溫度層結(jié)狀況變化及對(duì)應(yīng)出現(xiàn)大霧實(shí)況

5 大霧強(qiáng)度變化原因

該次大霧過程強(qiáng)度有一個(gè)顯著的強(qiáng)-弱-更強(qiáng)的變化過程，中途減弱主要表現(xiàn)在21日夜間至22日白天能見度較好，22日凌晨出現(xiàn)了陣性降水天氣，22日夜晚起大霧重新加強(qiáng)并且濃霧持續(xù)長(zhǎng)達(dá)13 h，為該次過程階段最強(qiáng)。根據(jù)22日08：00的地面氣壓場(chǎng)（圖4）可發(fā)現(xiàn)東南沿海有一弱冷空氣順著高壓脊向粵西沿海滲透，從風(fēng)場(chǎng)-時(shí)間垂直剖面圖（圖3b）也可以看到21日夜間至22日白天低層風(fēng)場(chǎng)有明顯的變化，直至22日夜晚才轉(zhuǎn)回東南風(fēng)場(chǎng)。從散度、渦度-時(shí)間垂直剖面（圖3a）中可知，21日夜間到22日早上，從1 000～800 hPa的散度值為負(fù)，即弱輻合上升運(yùn)動(dòng)高度增加，使?jié)駥由撸箪F減弱，能見度上升，同時(shí)濕層升高，水汽遇冷產(chǎn)生了陣性降水。22日夜間冷鋒抵達(dá)前，低層的逆溫結(jié)構(gòu)重新構(gòu)建，23日08：00后風(fēng)場(chǎng)從上至下逐漸轉(zhuǎn)成了偏北風(fēng)，表明邊界層冷空氣已經(jīng)開始滲透，形成鋒面；而平流、鋒面過程疊加使大霧在22日夜間至23日早上得到顯著加強(qiáng)。

圖4 2016年3月22日08：00地面氣壓圖（單位：hPa）

6 結(jié)論

1）高層穩(wěn)定少變的偏西環(huán)流、低空強(qiáng)盛的暖平流流入以及地面持續(xù)維持的均壓場(chǎng)等良好的高底空環(huán)流配置是該次大霧過程發(fā)展和持續(xù)的重要原因，而充足的水汽和適當(dāng)?shù)娘L(fēng)向風(fēng)速條件則有利于大霧的維持。

2）低層暖濕氣流的流入以及近地面淺層弱的輻合上升運(yùn)動(dòng)非常有利于水汽的積累，增加濕層的厚度，為濃霧提供了有利的發(fā)展和維持機(jī)制。

3）大氣低層的逆（等）溫層結(jié)與大霧的強(qiáng)度關(guān)系顯著，等（逆）溫層越深厚，出現(xiàn)的高度越低，大霧持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度就越強(qiáng)。

4）該次大霧強(qiáng)度由強(qiáng)-弱-更強(qiáng)的變化原因主要是地面的弱冷空氣滲透破壞了低層逆溫結(jié)構(gòu)，大霧減弱；而隨著冷空氣迫近，低層逆溫重新建立，并且在平流霧基礎(chǔ)上疊加了鋒面霧使大霧達(dá)到過程最強(qiáng)。

［1］張?zhí)K平，鮑獻(xiàn)文.近十年中國(guó)海霧研究緊張［J］.中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，38（3）：359-366.

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Analysis of the Characteristics of a Sustained Foggy W eather in Zhan jiang

YANG Jie-yan1，GUO Hao-xin2

（1.Meteorological Bureau of DianbaiDistrict，Maoming，Maoming 525400；2.Meteorological Bureau of Zhanjiang City，Zhanjiang 524000）

Using the NCEP/NCAR 1°×1°reanalysis and conventional surfacemeteorological data，we analyzed，from the aspects ofweather background and the conditions ofwater vapor，dynamics and stratification，the process of a heavy fog that took place in March 16-24，2016 in Zhanjiang city.The result is shown as follows.The heavy fog wasmaintained mainly by stableweather situation at both the upper and low level as well as favorable conditions ofwater vapor and thewind.Favorablemechanisms for the development andmaintenance of the heavy fog include weak convergence and uplifting in the near-surface layer and input ofwarm and humid air.The heavy fog changed significantly in intensity due to the intrusion ofweak cold air at the surface and then the approaching of a frontal fog.

synoptics；sustained heavy fog；weather process；dynamic conditions；Zhanjiang

P426

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.06.013

2016-08-01

楊杰顏（1990年生），女，本科，助理工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)和氣象服務(wù)工作。E-mail：544069683@qq.com

楊杰顏，郭浩鑫.湛江市一次持續(xù)性大霧天氣過程的特征分析［J］.廣東氣象，2016，38（6）：55-58.