河池机场冬季一次连续性大雾天气分析

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：通过对河池机场2015年2月22日至2月25日的气象观测资料进行分析，同时从大雾形成过程、湿度场变化和风场变化等方面进行简要分析发现，此次大雾过程因为受南支槽西南气流与地面准静止锋共同影响所形成的;近地面逆温层对大雾的形成有重要影响，饱和的水汽条件，适当的风向风速，以及适宜的温度，为大雾的发展提供了有利的因素;河池机场所处地理环境复杂多变，对大雾的发生、发展起到了关键作用。
　　关键词：河池机场;大雾;逆温层;地理环境
　　中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）09-0241-02
　　0 引言
　　随着社会经济的不断发展，大雾对人们的日常生活健康危害越来越突出[1]，地面气温下降，尘埃、杂质等凝结或凝华而形成雾，是一种普遍的自然现象。由于雾中能见度低，经常造成城市交通瘫痪、高速公路封闭、机场航班取消、水路航运停滞等重大交通事故，据不完全统计，因大雾天气造成的交通事故多达50%;雾具有较强的吸附能力，会使污染物不断聚集，空气中的有害成分不断增加;大雾天气出行，容易增加呼吸器官疾病，1952年12月，英国伦敦的持续性大雾，使近地面低空形成了严重的污染层，空气中的二氧化硫浓度严重超标，颗粒污染物浓度更是超出了人们的想象，整个城市被浓雾所覆盖，短短的几天的时间，就夺走了上万人口的性命;因此，大雾作为一种严重影响人们生活健康水平的自然现象已受到了人们的广泛关注。
　　对民航而言，飞机安全起降，与机场的天气状况密切相关，机场附近能见度的变化情况，对飞行安全影响尤为重要[2-3]。据相关民航资料统计，国际民航事故分析分类中，30%的飞行事故与天气有关，在所有天气原因造成的事故中，因为恶劣能见度天气占40%，因为雷雨、冰雹天气占25%，因为积冰天气占10%，因颠簸和急流天气占6%。大雾天气，容易造成机场瘫痪，飞机延误、取消，旅客滞留，影响人们的出行;大雾飞行时，容易造成飞机表面结冰，危及飞行安全;大雾飞行时，飞行员看不清楚跑道位置，容易导致飞机提前或过晚着陆，甚至偏离跑道，从而发生飞行事故[4]。2010年8月伊春坠机事故，正是由于大雾天气所引发的。由此可见，大雾是影响飞行安全的重中之重。
　　近年来，由于大雾影响飞机备降、返航事件频频发生。于是，许多学者、业务技术人员对机场出现大雾的不同领域展开了分析、研究，发现大雾出现的季节性明显，对航空公司及机场影响程度重大，如何合理安排航班计划以及大雾的预报，已成为机场气象部門的服务重点。国外学者对雾的组成及气候特征进行了分析研究，同时对地方区域性雾霾天气进行了分析研究。我国业务技术骨干也开展了一系列研究，徐娓[5]对广汉机场一次连日大雾天气过程分析，讨论了大雾的形成过程以及气象要素的变化趋势;孙丹等对我国大陆地区浓雾发生频率及时空分布进行看相应分析;杨洪儒等[6]对乌鲁木齐机场大雾近36年出现时间的分布特征及不均匀性分析发现，乌鲁木齐大雾出现时间呈明显的上升趋势;毕亚琴[7]对九寨黄龙机场大雾天气进行了统计分析，并针对不同天气时可能出现的大雾天气进行了预报。
　　本文通过对河池机场2015年3月22日至3月25日的天气实况观测资料进行分析研究，便于进一步认识了解河池机场冬季大雾的发生、发展和消散规律。为进一步改善河池机场大雾天气预报，确保飞行安全，以及充分利用本场气象条件变化合理为航空公司、旅客服务提供一定参考。
　　1 材料与方法
　　河池机场位于广西西北部，与贵州交界，距河池市区37公里，属于亚热带季风气候区，干湿季明显，机场海拔677m，四周山岭绵亘，地形多样，结构复杂，是广西境内海拔最高、地形最险的机场，机场气象要素变化明显，对气象的保障水平提出更高的要求。根据河池市气象局2011年至2012年对河池机场为期一年的气象观测资料统计显示，能见度小于400m的天数共有78天，占全年总天数的21%，其中1月份至4月份共出现55次，占全部低能见度天数的70%。冬季由于受冷空气影响，容易出现降水天气，持续的风向风速为大雾的形成提供了有利条件，因此，大雾天气已成为影响河池机场飞行安全的重要天气之一。
　　本文使用的地面天气实况资料，以及地面、高空天气图均来源于河池机场航务部气象台以及跑道自动观测系统（Vaisala）所记录的数据，使用数据的起止时间为：2015年2月22日01：00时至2月25日08：00时（UTC，世界时，下同）。
　　2 结果与分析
　　2.1 大雾天气过程实况
　　通过人工观测及自动观测系统（Vaisala）观测资料统计发现，21日本场受弱冷空气影响，有降水，23日降水停止。雾于22日01：00开始出现，能见度1500m，风向维持东南风，风速持续在3m/s左右;随着雾的不断加剧，能见度逐渐降低到500m，风向不变，风速降低到1-2m/s，大雾的浓度再次加剧，持续在100m左右，一直维持到25日06：00逐渐消散，本次大雾长达85小时之久。期间，造成机场关闭，多个航班取消，为人们出行带来重大影响。
　　2.2 大雾天气形势分析
　　2月份以来，河池机场受南支槽及地面冷空气影响，出现多降水天气，气温较低，湿度较大。随着冷空气的不断减弱，西南气流逐渐发展，冷暖气团相遇便形成西北东南走向的准静止锋，河池机场正好处于准静止锋的西北面，下垫面湿度大、温度低，遇到暖湿气流经过，就容易出现大雾天气。
　　22日-25日，500hPa高空图与风场叠加图可以看到，中高纬度贝加尔湖西边存在高压脊，我国中东部地区受高空脊前西北气流控制，低纬地区受南支槽西南气流影响，河池机场持续出现降水天气。22日-25日，地面图在两湖交界处存在冷高压，低压向云南地区发展，河池机场恰好在系统之间，地面以弱的东北偏东风为主，湿度维持饱和，24日在四川盆地有低压不断发展，冷锋移至湖南、贵州北部等地，河池机场处于稳定压强场中，地面风速持续维持在2m/s，有利于大雾的维持，25日暖低压向南发展，地面风速持续增大，大雾开始消散。 　　通过分析发现，500hPa高空图贝加尔湖西边存在弱的高压脊，脊前受西北气流控制，低纬地区受南支槽西南气流影响，气压场变化较小，南支槽与地面冷空气共同结合，开始出现降水天气，为大雾形成提供了必要的水汽条件。
　　2.3 物理量特征分析
　　大雾的形成与温度、湿度密切相关，另外，风向、风速也是影响大雾形成的重要因素之一。下面，将针对大雾发生时，风场、湿度场、温度场和水汽條件等物理量的变化特征进行着重分析。
　　2.3.1 风场变化特征分析
　　22日01：00大雾已经生成，此时以东北偏东风为主，风速持续在3m/s以内，直至25日06：00后，大雾开始消散，此时风向逐渐转变为偏北风，风速开始增大;因此，大雾的生成与风向风速紧密相连，当低层水汽达到饱和时，静风条件更有利于大雾的持续存在，持续2-3m/s的风速更有利于水汽扩散，加强大雾的发展。风速较大时，乱流混合层过厚，近地面层降温缓慢，导致水汽大量蒸发，不易于大雾的形成。大雾天气时，风速一般都比较小，造成空气缓慢运动，与外界交换比较少，是大雾形成与维持的必要条件。
　　2.3.2 湿度场特征分析
　　相对湿度指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比，是反映大气潮湿程度的物理量，一定程度上更是形成大雾的重要因素。22日01：00相对湿度已经达到饱和，而此时正是大雾生成、发展阶段，能见度持续维持在100-150m，直至25日06：00后，相对湿度逐渐开始变小，此时大雾开始消散，而能见度也逐渐变大。因此可见，相对湿度与能见度存在明显的相反关系，即：能见度越小，相对湿度越大;能见度越大，相对湿度越小。所以，空气饱和程度也是大雾形成的重要因素;据相关资料统计分析，大雾存在时，绝大多数的相对湿度都在90%以上，近地面水汽充足。
　　2.3.3 温度场特征分析
　　通过对本场22日至25日温度与露点温度之差统计发现，大雾形成阶段，气温逐渐降低，空气湿度达到饱和，大气层结呈逆温结构，有利于水汽和杂质的聚集，为大雾的发展提供了良好的条件;同时，大雾发生到大雾发展壮大阶段，近地面层存在逆温层，大气层结稳定，有效阻止近地面层水汽和能量交换，源源不断的杂质开始聚集，为大雾的发展提供了充足的条件。当逆温层逐渐消失时，低层大气稳定度开始减弱，空气流动加剧，大雾便随之消散或减弱。
　　2.3.4 水汽条件特征分析
　　通过文章分析表明，22日受南支槽及地面冷空气影响，准静止锋停留在机场上空西北面，大雾发展前期出现降水天气，河池机场周边地区850hPa相对湿度达到饱和状态;从水汽通量分布可以看出西南暖湿气流进入河池机场上空后，水汽含量明显增加，湿度层厚度开始加厚。通过分析850hPa水汽通量散度，河池机场周边水汽通量值达到最大化，水汽通量受西南气流影响，源源不断输送到机场上空。再者由于河池机场上空存在弱的辐合中心，为大雾的发展、维持提供了充足的水汽条件。同时，辐合中心气层有效阻挡了近地面层水汽与热量交换，为逆温层的形成提供了有利条件。25日06：00后，辐合中心转为为水汽辐散，近地面层水汽与热量同高空层开始交换，近地面逆温层逐渐消失，大雾开始消散、减弱。
　　3 讨论
　　统计发现，河池机场自冬季以来，大雾频频发生，影响多个航班取消。下面将着重讨论河池机场冬季以来为何频频出现大雾天气。
　　3.1 一槽一脊原因
　　大雾形成初期，500hPa高空图贝加尔湖西边存在弱的高压脊，脊前受西北气流控制，低纬地区受南支槽西南气流影响，气压场变化较小，南支槽与地面冷空气共同影响，开始出现降水天气，为大雾形成提供了有利的水汽条件。
　　3.2 大气层结稳定原因
　　大雾发展初期，850hPa高度以下有弱的辐合上升运动，近地面的水汽不断被输送到高层，达到一定条件，500hPa存在弱的辐散下沉运动，阻止近地面的水汽向上运动，因此便出现逆温层，有效阻止了近地面层水汽和能量交换，使各种杂质凝结在一起，不易扩散，对大雾的形成提供了一定影响。
　　3.3 大气中水汽饱和原因
　　由于蒸发影响，增加了大气中的水汽含量;另外由于空气自身的冷却作用。对于大雾的形成来说冷却作用更加重要。当空气中有凝结核存在时，已饱和空气如果继续受到水汽增加影响，便会产生凝结。凝结的水滴会使水平能见度降低到一定的程度，从而形成雾。因此，只要低层空气容易发生冷却作用，源源不断的水汽，适当的风力条件，大气层结稳定，并有大量的凝结核存在，便最容易生成大雾天气。
　　3.4 河池机场地势影响原因
　　河池机场海拔675m，是国内外少有的建在悬崖边上的机场，四周300米内都是悬崖和深沟，植物茂密，地面温度相对城市温度较低，湿度较大，不容易受城市热岛效应影响，而且机场四周无高大建筑物阻挡冷空气进入，河池机场属于冷空气的进口，当大面积的冷空气从西北方向缓慢进入时，就会越过机场附近比较高的点，机场四周条件非常满足时，冷空气爬升在半山腰会出现大雾天气。另外河池是准静止锋常影响的地区，一旦有西南暖湿气流与之配合，就容易在本场产生大雾天气，再加上河池冬季气候忽暖忽寒，更容易使冷暖空气交汇在一起，形成大雾天气。
　　4 结语
　　通过地面观测实况资料以及高空形势图资料，分别从天气尺度形势、物理量场分析对河池机场2015年2月22日至2月25日的大雾天气过程进行研究，可以得出以下结论：
　　（1）受南支槽前西南气流，地面准静止锋影响，河池机场从2012年2月22日至2月25日出现了大雾天气过程。（2）通过物理量场分析发现，大雾发生、发展期间，近地面气压梯度力小，地面风速持续维持在2m/s左右，相对湿度达到饱和，近地面层有逆温层存在。西南气流源源不断的输送水汽，为大雾的形成提供了有利条件。（3）相对湿度与能见度存在明显的相反关系，即：能见度越小，相对湿度越大;能见度越大，相对湿度越小。（4）大雾发展期间，温度露点差变化较小。能见度变化与温度露点差数值变化一致，即温度露点差越大，能见度越大;温度露点差越小，能见度越小。（5）大雾发生、发展期间，低层大气空气处于层结稳定状态，并伴有明显的逆温层。（6）大多数情况下，冷空气入侵后可使能见度好转，但由于机场受弱冷空气的频繁影响，辐射雾连续出现，使能见度出现较大波动，当强冷空气影响后又出现了平流雾，容易加大雾的强度和持续时间。因此，河池机场冬季出现的大雾过程应作为预报的着重考虑。
　　参考文献
　　[1] 国家科委会全国重大自然灾害综合研究组.中国重大自然灾害及成灾对策（总论）[M].北京：科学出版社.1994：18-26.
　　[2] 张朝光.低能见度对飞行的影响[J].气象，1976（9）：30-32.
　　[3] 牛东豪.低云和能见度对飞行的影响[J].空中交通管理，2002（4）：29-30.
　　[4] 廖正聪.航空上低能见度探测及影响研究现状[J].中国科技信息，2001（8）：155-163.
　　[5] 徐娓.广汉机场一次连日大雾天气过程分析[J].四川气象，2002：28-29.
　　[6] 杨洪儒，王楠，李霞.乌鲁木齐机场大雾近36年出现时间的分布特征及不均匀性分析[C]//第31届中国气象学会年会——S3短期气候预测理论、方法与技术，2014：222-225.
　　[7] 毕亚琴.九寨黄龙机场大雾天气统计特征与预报初探[J].四川气象，2007（S1）：23-25.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-14860112.htm