袁國(guó)波，李曉坤

(1.包頭市氣象局，內(nèi)蒙古 包頭 014030；2.錫林郭勒盟氣象局，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

當(dāng)近地層大氣中水汽含量比較充足且飽和度比較高時(shí)，若環(huán)境溫度相對(duì)偏低，則水汽就會(huì)因冷卻而產(chǎn)生凝結(jié)，液態(tài)水滴或冰晶漂浮彌漫在空氣中，從而形成霧。在氣象上，當(dāng)霧造成水平能見度小于1.0km時(shí)稱之為大霧。大霧使能見度顯著降低，對(duì)生產(chǎn)生活影響很大，特別是對(duì)交通安全有著嚴(yán)重影響。另外，由于大霧通常發(fā)生在靜穩(wěn)天氣條件下，不利于污染物的擴(kuò)散，因此，大霧天氣中常常會(huì)伴隨有霾的出現(xiàn)，從而形成霧霾天氣，造成空氣質(zhì)量下降。

形成大霧的天氣學(xué)條件及大霧預(yù)報(bào)指標(biāo)是天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的一項(xiàng)重要課題。陳東輝等[1]指出區(qū)域性大霧出現(xiàn)時(shí)高空天氣形勢(shì)有緯向氣流型、低槽型、高壓脊型3種類型。魏葳等[2]把大霧的地面天氣形勢(shì)劃分為弱高壓型、入海高壓后部型、冷鋒前暖區(qū)型、地面倒槽型4種類型。周祥華等[3]的研究表明，高空平直緯向環(huán)流、低層弱偏南偏東氣流、地面均壓場(chǎng)是形成大霧的有利環(huán)流條件；穩(wěn)定的大氣層結(jié)、近地層高濕和較弱的風(fēng)場(chǎng)提供有利于大霧形成的氣象要素。周梅等[4]認(rèn)為邊界層逆溫層或等溫層對(duì)霧的形成和持續(xù)具有重要作用。顧潤(rùn)源等[5]對(duì)內(nèi)蒙古大霧的氣候特征、影響系統(tǒng)和物理成因進(jìn)行了綜合分析。

筆者參考以上研究成果，對(duì)近二十年來出現(xiàn)在內(nèi)蒙古的大霧天氣個(gè)例進(jìn)行分析，建立大霧天氣模型，總結(jié)出大霧預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)，以期對(duì)大霧的研究和預(yù)報(bào)起到一定參考作用。

1 資料與方法

1.1 資料來源

文中所使用的大霧數(shù)據(jù)來自內(nèi)蒙古自治區(qū)116個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站2000年～2019年的實(shí)時(shí)觀測(cè)資料，天氣圖數(shù)據(jù)來自MICAPS系統(tǒng)。

1.2 定義標(biāo)準(zhǔn)

若某個(gè)氣象站觀測(cè)到水平能見度≤1.0km的霧，即視為該氣象站當(dāng)天出現(xiàn)了大霧；在同一次天氣過程中，若出現(xiàn)大霧的氣象站數(shù)目≥9個(gè)，則記為一個(gè)大霧個(gè)例。

根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，共整理出大霧個(gè)例112個(gè)。

1.3 研究方法

大霧天氣模型的建立主要是根據(jù)形成大霧時(shí)的500 hPa天氣系統(tǒng)歸納出來的，同時(shí)要考慮高、低空系統(tǒng)和地面氣壓場(chǎng)的配合情況。對(duì)每一個(gè)大霧個(gè)例的高空天氣系統(tǒng)和地面氣壓場(chǎng)進(jìn)行分析，然后再進(jìn)行歸類。分析時(shí)所用天氣圖采用大霧出現(xiàn)前最近一個(gè)時(shí)次的探空數(shù)據(jù)，即凡是大霧開始出現(xiàn)的時(shí)間在8時(shí)～20時(shí)的，一律分析08時(shí)的天氣圖；凡是大霧開始出現(xiàn)的時(shí)間在20時(shí)～8時(shí)的，一律分析20時(shí)的天氣圖。通過對(duì)上述112個(gè)大霧個(gè)例的分析，把形成內(nèi)蒙古大霧的天氣系統(tǒng)分為寬平槽、寬平脊、西北氣流和平直西風(fēng)等4種類型。

大霧的預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)主要從形成大霧的天氣條件和大霧的天氣特征兩個(gè)方面進(jìn)行凝練。對(duì)每一個(gè)大霧個(gè)例的環(huán)流形勢(shì)、地面系統(tǒng)、大氣層結(jié)、溫度平流、近地層濕度、風(fēng)力、逆溫層特性、大霧發(fā)生的時(shí)間、區(qū)域等要素進(jìn)行分析，然后進(jìn)行歸納和總結(jié)，形成預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。

2 大霧天氣模型

2.1 寬平槽型

高層(500 hPa)：90E～130E、40N50N范圍內(nèi)存在一個(gè)寬廣的低槽。低槽緯向跨度很大、經(jīng)向跨度較小，呈現(xiàn)出“又寬又平”的形態(tài)，沒有明顯的冷中心與之配合，溫度平流很弱，內(nèi)蒙古大部地區(qū)位于寬平槽底部。

低層(850hPa)：低槽比500hPa更為寬平，內(nèi)蒙古大部地區(qū)位于槽前的WSW氣流中。

地面：內(nèi)蒙古大部地區(qū)位于鞍形場(chǎng)中，氣壓均勻，風(fēng)力微弱。

這種類型的大霧在個(gè)例中的占比最高，為43.7 %(49/112)，可影響內(nèi)蒙古大部地區(qū)尤其是中西部地區(qū)。這一類型的典型個(gè)例是發(fā)生在2015年12月8日20時(shí)～9日11時(shí)的大霧天氣過程。在這次過程中，內(nèi)蒙古高空受寬平槽控制，地面位于鞍形場(chǎng)的“鞍”之中，氣壓分布均勻，各測(cè)站風(fēng)力微弱，內(nèi)蒙古、陜西、山西、東北三省都出現(xiàn)了大霧天氣。

2.2 寬平脊型

高層(500hPa)：霧區(qū)處于弱高壓脊控制之下。高壓脊呈現(xiàn)出“又寬又平”的形態(tài)，沒有明顯的暖中心與之配合，溫度平流很弱。

低層：(850hPa)霧區(qū)受弱高脊影響。高壓脊比500hPa更為寬平，等高線稀疏。有暖平流向霧區(qū)輸送。

地面：霧區(qū)處于均壓區(qū)。霧區(qū)位于地面低壓前部邊緣，霧區(qū)內(nèi)各測(cè)站氣壓差別不大，較為均勻，呈現(xiàn)出弱氣壓場(chǎng)的特征。地面微風(fēng)，空中有云系覆蓋。

這種類型的大霧在個(gè)例中的占比為33.9%(38/112)，可影響內(nèi)蒙古大部地區(qū)尤其是中東部地區(qū)。這一類型的典型個(gè)例是2011年8月5日02～11時(shí)發(fā)生在內(nèi)蒙古東部的大霧天氣過程。在這次過程中，內(nèi)蒙古中東部及東北三省高空受寬平脊控制，地面位于低壓前部，大霧主要出現(xiàn)在內(nèi)蒙古東部及黑龍江北部。

2.3 西北氣流型

高層(500 hPa)：霧區(qū)受西北氣流影響。東亞大陸中、高緯度地區(qū)為兩槽一脊形勢(shì)，脊線位于80N附近，呈NW-SE走向，內(nèi)蒙古大部地區(qū)位于脊前西北氣流影響之下。

低層(850 hPa)：霧區(qū)受寬平脊影響。內(nèi)蒙古大部地區(qū)位于脊前西北氣流之中，高脊呈現(xiàn)“又寬又平”的狀態(tài)。

地面：霧區(qū)受變性高壓影響。內(nèi)蒙古大部地區(qū)(東北部除外)受高壓系統(tǒng)控制，但高壓處于減弱變性過程之中，范圍寬廣，等壓線稀疏。

這種類型的大霧在個(gè)例中的占比較小，約為17.0%(19/112)，主要影響內(nèi)蒙古中部地區(qū)。這一類型的典型個(gè)例是2015年12月8日20時(shí)～9日11時(shí)發(fā)生在內(nèi)蒙古中部的大霧天氣過程。在這次過程中，內(nèi)蒙古中部高空受西北氣流控制，地面為變性高壓，巴彥淖爾市、鄂爾多斯市、包頭市、呼和浩特市、烏蘭察布市和錫林郭勒盟都出現(xiàn)了大霧。

2.4 平直西風(fēng)型

高層(500 hPa)：內(nèi)蒙古大部受平直西風(fēng)氣流影響。貝加爾湖附近存在跨度超過40個(gè)經(jīng)度的大橫槽或緯向型低渦，橫槽(或低渦)底部的平直西風(fēng)氣流控制內(nèi)蒙古大部地區(qū)。

低層(850 hPa)：內(nèi)蒙古大部受平直西風(fēng)影響。環(huán)流形勢(shì)與高空一致，有弱的暖平流向霧區(qū)輸送。

地面：緯向低壓帶。內(nèi)蒙古位于高壓底部的低壓帶中。低壓帶中存在多個(gè)低壓中心。從形態(tài)上看，低壓帶猶如橫向伸展的倒槽。霧區(qū)內(nèi)是微弱的西南風(fēng)。

這種類型的大霧在個(gè)例中的占比最小，僅為5.3%(6/112)。這一類型的典型個(gè)例是2016年11月17日20時(shí)～18日11時(shí)發(fā)生在內(nèi)蒙古中東部的大霧天氣過程。在這次過程中，內(nèi)蒙古大部高空受西風(fēng)氣流控制，地面為緯向低壓帶，鄂爾多斯市、呼和浩特市、錫林郭勒盟、赤峰市、通遼市出現(xiàn)了大霧。

3 預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)

3.1 根據(jù)形成大霧的天氣條件進(jìn)行分析

大霧是弱天氣過程，主要圍繞逆溫層、弱鋒區(qū)、低空暖平流、穩(wěn)定層結(jié)、地面微風(fēng)(靜風(fēng))、地面弱氣壓場(chǎng)等進(jìn)行分析。

3.1.1 高空500hPa形勢(shì)分析：關(guān)注環(huán)流的緯向特征(寬平槽、寬平脊)、弱鋒區(qū)、弱溫度平流等。

3.1.2 低空850hPa(700hPa)形勢(shì)分析：關(guān)注暖平流區(qū)(有利于形成逆溫層)、T-Td≤4℃的濕區(qū)等。

3.1.3 地面形勢(shì)分析：關(guān)注范圍寬廣的均勻低壓區(qū)或鞍形場(chǎng)、微風(fēng)(靜風(fēng))區(qū)、晴朗少云區(qū)等。注意上風(fēng)方已經(jīng)出現(xiàn)大霧的地方是否有平流到本地的可能性。

3.1.4 數(shù)值模式分析：相對(duì)濕度(或比濕、水汽通量散度)分析(關(guān)注高濕區(qū))、垂直速度分析(關(guān)注零速度(弱速度)區(qū))。

3.1.5 T-LNP圖上的穩(wěn)定層結(jié)。

3.2 根據(jù)大霧的天氣特征進(jìn)行分析

①大霧天氣常常出現(xiàn)在降水之后。 ②冬半年出現(xiàn)大霧的概率比夏半年多1倍。 ③內(nèi)蒙古深居大陸，地勢(shì)高聳，處于西風(fēng)帶的上風(fēng)方，出現(xiàn)的大霧天氣主要是輻射霧，所以應(yīng)特別注意降水過后晴空輻射且存在逆溫層情況下出現(xiàn)大霧的可能性。 ④從一天之中來看，最容易出現(xiàn)大霧的時(shí)間段是02：00～11：00。 ⑤西部大霧的環(huán)流背景可以是寬平槽，也可以是寬平脊，但以寬平槽為主；東部大霧的環(huán)流背景以寬平脊為主。

4 結(jié)束語(yǔ)

①形成內(nèi)蒙古大霧的天氣系統(tǒng)可分為寬平槽、寬平脊、西北氣流和平直西風(fēng)等4種類型，但這4種類型之間并沒有絕對(duì)的界限。實(shí)際上，高空環(huán)流的緯向性和地面弱氣壓場(chǎng)是各類型大霧天氣具有的共同特征。②從形成大霧的天氣條件來看，高空天氣圖上的寬平槽和寬平脊、低空的高濕區(qū)和暖平流區(qū)、地面的均壓場(chǎng)是預(yù)報(bào)大霧天氣的重要著眼點(diǎn)。③從大霧的天氣特征來看，降水之后出現(xiàn)大霧的可能性較大，在冬半年尤其如此。④T-LNP圖上的穩(wěn)定層結(jié)合逆溫層在大霧過程中具有指示意義。大霧的形成不需要很厚的濕層，但低層(尤其是近地面層)的相對(duì)濕度必須很高，這在T-LNP圖上層結(jié)曲線和露點(diǎn)曲線之間表現(xiàn)為明顯的“喇叭口”形狀。