河池機場冬季一次連續性大霧天氣分析
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摘 要：通過對河池機場2015年2月22日至2月25日的氣象觀測資料進行分析，同時從大霧形成過程、濕度場變化和風場變化等方面進行簡要分析發現，此次大霧過程因為受南支槽西南氣流與地面準靜止鋒共同影響所形成的;近地面逆溫層對大霧的形成有重要影響，飽和的水汽條件，適當的風向風速，以及適宜的溫度，為大霧的發展提供了有利的因素;河池機場所處地理環境復雜多變，對大霧的發生、發展起到了關鍵作用。
關鍵詞：河池機場;大霧;逆溫層;地理環境
中圖分類號：P458.121.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0241-02
0 引言
隨著社會經濟的不斷發展，大霧對人們的日常生活健康危害越來越突出[1]，地面氣溫下降，塵埃、雜質等凝結或凝華而形成霧，是一種普遍的自然現象。由于霧中能見度低，經常造成城市交通癱瘓、高速公路封閉、機場航班取消、水路航運停滯等重大交通事故，據不完全統計，因大霧天氣造成的交通事故多達50%;霧具有較強的吸附能力，會使污染物不斷聚集，空氣中的有害成分不斷增加;大霧天氣出行，容易增加呼吸器官疾病，1952年12月，英國倫敦的持續性大霧，使近地面低空形成了嚴重的污染層，空氣中的二氧化硫濃度嚴重超標，顆粒污染物濃度更是超出了人們的想象，整個城市被濃霧所覆蓋，短短的幾天的時間，就奪走了上萬人口的性命;因此，大霧作為一種嚴重影響人們生活健康水平的自然現象已受到了人們的廣泛關注。
對民航而言，飛機安全起降，與機場的天氣狀況密切相關，機場附近能見度的變化情況，對飛行安全影響尤為重要[2-3]。據相關民航資料統計，國際民航事故分析分類中，30%的飛行事故與天氣有關，在所有天氣原因造成的事故中，因為惡劣能見度天氣占40%，因為雷雨、冰雹天氣占25%，因為積冰天氣占10%，因顛簸和急流天氣占6%。大霧天氣，容易造成機場癱瘓，飛機延誤、取消，旅客滯留，影響人們的出行;大霧飛行時，容易造成飛機表面結冰，危及飛行安全;大霧飛行時，飛行員看不清楚跑道位置，容易導致飛機提前或過晚著陸，甚至偏離跑道，從而發生飛行事故[4]。2010年8月伊春墜機事故，正是由于大霧天氣所引發的。由此可見，大霧是影響飛行安全的重中之重。
近年來，由于大霧影響飛機備降、返航事件頻頻發生。于是，許多學者、業務技術人員對機場出現大霧的不同領域展開了分析、研究，發現大霧出現的季節性明顯，對航空公司及機場影響程度重大，如何合理安排航班計劃以及大霧的預報，已成為機場氣象部門的服務重點。國外學者對霧的組成及氣候特征進行了分析研究，同時對地方區域性霧霾天氣進行了分析研究。我國業務技術骨干也開展了一系列研究，徐娓[5]對廣漢機場一次連日大霧天氣過程分析，討論了大霧的形成過程以及氣象要素的變化趨勢;孫丹等對我國大陸地區濃霧發生頻率及時空分布進行看相應分析;楊洪儒等[6]對烏魯木齊機場大霧近36年出現時間的分布特征及不均勻性分析發現，烏魯木齊大霧出現時間呈明顯的上升趨勢;畢亞琴[7]對九寨黃龍機場大霧天氣進行了統計分析，并針對不同天氣時可能出現的大霧天氣進行了預報。
本文通過對河池機場2015年3月22日至3月25日的天氣實況觀測資料進行分析研究，便于進一步認識了解河池機場冬季大霧的發生、發展和消散規律。為進一步改善河池機場大霧天氣預報，確保飛行安全，以及充分利用本場氣象條件變化合理為航空公司、旅客服務提供一定參考。
1 材料與方法
河池機場位于廣西西北部，與貴州交界，距河池市區37公里，屬于亞熱帶季風氣候區，干濕季明顯，機場海拔677m，四周山嶺綿亙，地形多樣，結構復雜，是廣西境內海拔最高、地形最險的機場，機場氣象要素變化明顯，對氣象的保障水平提出更高的要求。根據河池市氣象局2011年至2012年對河池機場為期一年的氣象觀測資料統計顯示，能見度小于400m的天數共有78天，占全年總天數的21%，其中1月份至4月份共出現55次，占全部低能見度天數的70%。冬季由于受冷空氣影響，容易出現降水天氣，持續的風向風速為大霧的形成提供了有利條件，因此，大霧天氣已成為影響河池機場飛行安全的重要天氣之一。
本文使用的地面天氣實況資料，以及地面、高空天氣圖均來源于河池機場航務部氣象臺以及跑道自動觀測系統（Vaisala）所記錄的數據，使用數據的起止時間為：2015年2月22日01：00時至2月25日08：00時（UTC，世界時，下同）。
2 結果與分析
2.1 大霧天氣過程實況
通過人工觀測及自動觀測系統（Vaisala）觀測資料統計發現，21日本場受弱冷空氣影響，有降水，23日降水停止。霧于22日01：00開始出現，能見度1500m，風向維持東南風，風速持續在3m/s左右;隨著霧的不斷加劇，能見度逐漸降低到500m，風向不變，風速降低到1-2m/s，大霧的濃度再次加劇，持續在100m左右，一直維持到25日06：00逐漸消散，本次大霧長達85小時之久。期間，造成機場關閉，多個航班取消，為人們出行帶來重大影響。
2.2 大霧天氣形勢分析
2月份以來，河池機場受南支槽及地面冷空氣影響，出現多降水天氣，氣溫較低，濕度較大。隨著冷空氣的不斷減弱，西南氣流逐漸發展，冷暖氣團相遇便形成西北東南走向的準靜止鋒，河池機場正好處于準靜止鋒的西北面，下墊面濕度大、溫度低，遇到暖濕氣流經過，就容易出現大霧天氣。
22日-25日，500hPa高空圖與風場疊加圖可以看到，中高緯度貝加爾湖西邊存在高壓脊，我國中東部地區受高空脊前西北氣流控制，低緯地區受南支槽西南氣流影響，河池機場持續出現降水天氣。22日-25日，地面圖在兩湖交界處存在冷高壓，低壓向云南地區發展，河池機場恰好在系統之間，地面以弱的東北偏東風為主，濕度維持飽和，24日在四川盆地有低壓不斷發展，冷鋒移至湖南、貴州北部等地，河池機場處于穩定壓強場中，地面風速持續維持在2m/s，有利于大霧的維持，25日暖低壓向南發展，地面風速持續增大，大霧開始消散。 通過分析發現，500hPa高空圖貝加爾湖西邊存在弱的高壓脊，脊前受西北氣流控制，低緯地區受南支槽西南氣流影響，氣壓場變化較小，南支槽與地面冷空氣共同結合，開始出現降水天氣，為大霧形成提供了必要的水汽條件。
2.3 物理量特征分析
大霧的形成與溫度、濕度密切相關，另外，風向、風速也是影響大霧形成的重要因素之一。下面，將針對大霧發生時，風場、濕度場、溫度場和水汽條件等物理量的變化特征進行著重分析。
2.3.1 風場變化特征分析
22日01：00大霧已經生成，此時以東北偏東風為主，風速持續在3m/s以內，直至25日06：00后，大霧開始消散，此時風向逐漸轉變為偏北風，風速開始增大;因此，大霧的生成與風向風速緊密相連，當低層水汽達到飽和時，靜風條件更有利于大霧的持續存在，持續2-3m/s的風速更有利于水汽擴散，加強大霧的發展。風速較大時，亂流混合層過厚，近地面層降溫緩慢，導致水汽大量蒸發，不易于大霧的形成。大霧天氣時，風速一般都比較小，造成空氣緩慢運動，與外界交換比較少，是大霧形成與維持的必要條件。
2.3.2 濕度場特征分析
相對濕度指空氣中水汽壓與飽和水汽壓的百分比，是反映大氣潮濕程度的物理量，一定程度上更是形成大霧的重要因素。22日01：00相對濕度已經達到飽和，而此時正是大霧生成、發展階段，能見度持續維持在100-150m，直至25日06：00后，相對濕度逐漸開始變小，此時大霧開始消散，而能見度也逐漸變大。因此可見，相對濕度與能見度存在明顯的相反關系，即：能見度越小，相對濕度越大;能見度越大，相對濕度越小。所以，空氣飽和程度也是大霧形成的重要因素;據相關資料統計分析，大霧存在時，絕大多數的相對濕度都在90%以上，近地面水汽充足。
2.3.3 溫度場特征分析
通過對本場22日至25日溫度與露點溫度之差統計發現，大霧形成階段，氣溫逐漸降低，空氣濕度達到飽和，大氣層結呈逆溫結構，有利于水汽和雜質的聚集，為大霧的發展提供了良好的條件;同時，大霧發生到大霧發展壯大階段，近地面層存在逆溫層，大氣層結穩定，有效阻止近地面層水汽和能量交換，源源不斷的雜質開始聚集，為大霧的發展提供了充足的條件。當逆溫層逐漸消失時，低層大氣穩定度開始減弱，空氣流動加劇，大霧便隨之消散或減弱。
2.3.4 水汽條件特征分析
通過文章分析表明，22日受南支槽及地面冷空氣影響，準靜止鋒停留在機場上空西北面，大霧發展前期出現降水天氣，河池機場周邊地區850hPa相對濕度達到飽和狀態;從水汽通量分布可以看出西南暖濕氣流進入河池機場上空后，水汽含量明顯增加，濕度層厚度開始加厚。通過分析850hPa水汽通量散度，河池機場周邊水汽通量值達到最大化，水汽通量受西南氣流影響，源源不斷輸送到機場上空。再者由于河池機場上空存在弱的輻合中心，為大霧的發展、維持提供了充足的水汽條件。同時，輻合中心氣層有效阻擋了近地面層水汽與熱量交換，為逆溫層的形成提供了有利條件。25日06：00后，輻合中心轉為為水汽輻散，近地面層水汽與熱量同高空層開始交換，近地面逆溫層逐漸消失，大霧開始消散、減弱。
3 討論
統計發現，河池機場自冬季以來，大霧頻頻發生，影響多個航班取消。下面將著重討論河池機場冬季以來為何頻頻出現大霧天氣。
3.1 一槽一脊原因
大霧形成初期，500hPa高空圖貝加爾湖西邊存在弱的高壓脊，脊前受西北氣流控制，低緯地區受南支槽西南氣流影響，氣壓場變化較小，南支槽與地面冷空氣共同影響，開始出現降水天氣，為大霧形成提供了有利的水汽條件。
3.2 大氣層結穩定原因
大霧發展初期，850hPa高度以下有弱的輻合上升運動，近地面的水汽不斷被輸送到高層，達到一定條件，500hPa存在弱的輻散下沉運動，阻止近地面的水汽向上運動，因此便出現逆溫層，有效阻止了近地面層水汽和能量交換，使各種雜質凝結在一起，不易擴散，對大霧的形成提供了一定影響。
3.3 大氣中水汽飽和原因
由于蒸發影響，增加了大氣中的水汽含量;另外由于空氣自身的冷卻作用。對于大霧的形成來說冷卻作用更加重要。當空氣中有凝結核存在時，已飽和空氣如果繼續受到水汽增加影響，便會產生凝結。凝結的水滴會使水平能見度降低到一定的程度，從而形成霧。因此，只要低層空氣容易發生冷卻作用，源源不斷的水汽，適當的風力條件，大氣層結穩定，并有大量的凝結核存在，便最容易生成大霧天氣。
3.4 河池機場地勢影響原因
河池機場海拔675m，是國內外少有的建在懸崖邊上的機場，四周300米內都是懸崖和深溝，植物茂密，地面溫度相對城市溫度較低，濕度較大，不容易受城市熱島效應影響，而且機場四周無高大建筑物阻擋冷空氣進入，河池機場屬于冷空氣的進口，當大面積的冷空氣從西北方向緩慢進入時，就會越過機場附近比較高的點，機場四周條件非常滿足時，冷空氣爬升在半山腰會出現大霧天氣。另外河池是準靜止鋒常影響的地區，一旦有西南暖濕氣流與之配合，就容易在本場產生大霧天氣，再加上河池冬季氣候忽暖忽寒，更容易使冷暖空氣交匯在一起，形成大霧天氣。
4 結語
通過地面觀測實況資料以及高空形勢圖資料，分別從天氣尺度形勢、物理量場分析對河池機場2015年2月22日至2月25日的大霧天氣過程進行研究，可以得出以下結論：
?。?）受南支槽前西南氣流，地面準靜止鋒影響，河池機場從2012年2月22日至2月25日出現了大霧天氣過程。（2）通過物理量場分析發現，大霧發生、發展期間，近地面氣壓梯度力小，地面風速持續維持在2m/s左右，相對濕度達到飽和，近地面層有逆溫層存在。西南氣流源源不斷的輸送水汽，為大霧的形成提供了有利條件。（3）相對濕度與能見度存在明顯的相反關系，即：能見度越小，相對濕度越大;能見度越大，相對濕度越小。（4）大霧發展期間，溫度露點差變化較小。能見度變化與溫度露點差數值變化一致，即溫度露點差越大，能見度越大;溫度露點差越小，能見度越小。（5）大霧發生、發展期間，低層大氣空氣處于層結穩定狀態，并伴有明顯的逆溫層。（6）大多數情況下，冷空氣入侵后可使能見度好轉，但由于機場受弱冷空氣的頻繁影響，輻射霧連續出現，使能見度出現較大波動，當強冷空氣影響后又出現了平流霧，容易加大霧的強度和持續時間。因此，河池機場冬季出現的大霧過程應作為預報的著重考慮。
參考文獻
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