周文 余晨
摘要:利用芒市機(jī)場(chǎng)逐小時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)和Micaps資料對(duì)兩次輻射霧過程進(jìn)行對(duì)比分析,探討芒市機(jī)場(chǎng)冬季輻射霧的生消機(jī)制。分析發(fā)現(xiàn)逆溫層的建立與否是輻射霧生成的關(guān)鍵;低云的存在對(duì)輻射霧的維持起到重要作用。輻射霧的消散不僅受溫度上升影響,還要考慮逆溫層的消失的影響因素。
關(guān)鍵詞:輻射霧;低云;逆溫層;大氣環(huán)流;芒市機(jī)場(chǎng)
1氣候背景
德宏芒市機(jī)場(chǎng)海拔877m,屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,全年溫?zé)釢駶?rùn),旱季、雨季分明,雨熱同季。5-10月集中了全年降水量的85%-88%,11-4月降水量?jī)H占全年降水量的12%-15%。
雷暴和冬季輻射霧為芒市機(jī)場(chǎng)主要的災(zāi)害性天氣。年平均雷暴天數(shù)為61.8d,主要集中在4-10月。霧日從9月開始增加,12月達(dá)到峰值,之后逐漸減少,次年5月消失?!睹⑹袡C(jī)場(chǎng)氣候志》對(duì)2006~2015年的氣象統(tǒng)計(jì)得出,芒市機(jī)場(chǎng)霧日集中在11月至次年1月,期間平均出現(xiàn)霧日數(shù)為12.5、17.2、14.2d。
2過程描述
2016年1月27~29日,受南支槽過境的影響(圖1),云南自西向東出現(xiàn)一輪降水過程,27日主要的降水區(qū)在滇西、滇西北。芒市站觀測(cè)到的降水量達(dá)到19mm。27日夜間開始,南支槽向東移出芒市,芒市機(jī)場(chǎng)分別在28、29日的凌晨到上午觀測(cè)到兩次輻射霧生消過程。從表1、表2可看出,28、29日在04:00開始人工觀測(cè)時(shí)已經(jīng)有輕霧,并且能見度呈逐漸下降的趨勢(shì)。
28日凌晨,由于前夜降水過后水汽充足,輻射霧生成的同時(shí)伴隨有低云的產(chǎn)生;低云的不斷增厚既阻擋了近地面向天空的逆輻射,同時(shí)云層中水汽凝結(jié)釋放潛熱有利逆溫層的保持和發(fā)展,所以低云的形成對(duì)輻射霧的形成起到促進(jìn)作用。從05:09開始能見度降到800m以下,并伴有低云,云底高60m。07:00低云籠罩整個(gè)天空,與霧連成一片,能見度也降到200m。09:00能見度逐漸上升,09:24低云云量減少,云底高也緩慢抬升,能見度600m,此時(shí)溫度上升了1℃。直到09:50能見度上升到800m。能見度低于800m的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5h。
29日能見度經(jīng)歷了先下降后升高,再下降再升高的過程。04:00開始觀測(cè)時(shí)能見度是3000m,05:00下降到1200m,06:00上升到1800m,然后逐漸又下降。08:18降到了600m,并且始終沒有出現(xiàn)低云,維持了不到半小時(shí)之后于08:49上升到1200m,之后逐漸上升??梢钥闯?,當(dāng)天的能見度在日出前后達(dá)到了最低值,但是沒有生成持續(xù)性的霧。
3實(shí)況分析
3.1 大氣環(huán)流形勢(shì)分析
2016年1月26日500hPa(圖1a)天氣圖上,從青藏高原南部到孟加拉灣為南支槽;27日(圖1b),南支槽過境芒市機(jī)場(chǎng),觀測(cè)到兩次降雨過程;28日(圖1c),南支槽位于滇東地區(qū),芒市所在的整個(gè)滇西為槽后西偏北氣流,屬于Ⅱ-1低槽過境西北氣流型;至29日(圖1d),南支槽移到兩廣,從青藏高原到云南為偏北氣流,大氣環(huán)流轉(zhuǎn)換為Ⅱ-2單純偏北氣流型。
28日500hpa屬于低槽過境西北氣流型,29日屬于單純偏北氣流型,兩種大氣環(huán)流形勢(shì)均有利于輻射霧生成,而單純的偏北氣流帶來的降溫更明顯;從溫度對(duì)比圖(圖4b)也能看出從凌晨到日出前29日的溫度要比28日同時(shí)刻的溫度要低。
3.2探空資料分析
選取位于芒市機(jī)場(chǎng)正北方位,直線距離約70km的騰沖站探空資料做分析。
26日、27日受槽前西南氣流控制(圖2a、圖2b),從T-logP圖上(圖略),600hPa以下溫度線與露點(diǎn)線距離較近,水汽充足。28日08:00槽過境以后,700hPa以下溫度線與露點(diǎn)線距離較近,水汽充足,在近地面層存在逆溫,有利輻射霧的生成。29日08:00逆溫層依然存在,除了近地面露點(diǎn)線靠近溫度線,在逆溫層的一半高度開始露點(diǎn)線迅速遠(yuǎn)離溫度線,可見近地面層水汽已經(jīng)明顯減少;700hPa高度由較強(qiáng)的西風(fēng)轉(zhuǎn)換為較弱的西北風(fēng)。
由于海拔的差異,騰沖站的地面溫度要比芒市機(jī)場(chǎng)低3-5℃。28日與29日均有逆溫存在,滿足輻射霧生成的基本條件,28日低層水汽充足,可以為生成霧提供源源不斷的水汽來源;29日逆溫層更明顯,可是水汽條件不足,因此當(dāng)輻射霧生成之后不能持續(xù)提供維持霧所需要的大量水汽。
3.3 地面氣象要素分析
①地面溫度:從凌晨到正午時(shí)段內(nèi)能見度曲線(圖略)與溫度曲線(圖略)的走勢(shì)基本一致,凌晨開始逐漸下降,到日出前達(dá)到最低值,然后逐漸上升。溫度降低,水汽開始凝結(jié),能見度降低;溫度升高,霧滴開始消散,能見度上升。能見度曲線與溫度曲線體現(xiàn)了較好的正相關(guān)。
28日04:00開始溫度穩(wěn)定在7℃,05:00至06:00溫度卻有小幅上升了1℃,此時(shí)能見度卻急劇下降。07:00又下降到7℃,之后溫度變化幅度較小,日出以后有增溫趨勢(shì)也保持在1℃/h,直到11:00以后才開始明顯增溫。
從28日、29日溫度曲線做對(duì)比可以看出:28日的溫度曲線較平緩,在凌晨到日出前這段時(shí)間內(nèi)變化比較小;29日凌晨到日出前的降溫更明顯,與28日對(duì)比最大溫度差達(dá)到了5℃。而日出以后增溫幅度達(dá)到3℃/h,但較大的溫差不利霧的形成。
②相對(duì)濕度:28、29日從夜間開始到霧消散,相對(duì)濕度都維持在95%左右(圖略),潮濕的空氣提供了充足的水汽,為輻射霧形成奠定了基本條件。
③風(fēng)向風(fēng)速:28日、29日風(fēng)向均為不定風(fēng)向,白天風(fēng)速在3m/s以內(nèi),夜間風(fēng)速維持在靜風(fēng)或2m/s以內(nèi)的微風(fēng)(圖略),微風(fēng)有利于水汽向空中輸送,又不至于使垂直交換強(qiáng)烈,有利霧的形成。
④氣壓:氣壓較為穩(wěn)定,地面為均壓場(chǎng),24h氣壓差在2hPa以內(nèi)。
⑤云量:28日05時(shí)之前云量少于4,29日天空無云。輻射霧形成之前,較少的云有利于地面輻射冷卻,有利于水汽凝結(jié)。輻射霧形成之后,低云的形成對(duì)輻射霧的維持起到促進(jìn)作用。
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