东兰县一次辐射雾和雨雾气象要素特征的对比分析

环境不同，雾的结构和生消过程会有很大的差异[1-2]。近年来，对雾的研究取得了很多成果。如王丽萍[3]对1961-2000年中国雾区的分布及季节变化进行了研究，指出了中国地区的6个主要雾区，雾日显著趋势呈西南-东北方向，秋冬季节雾日最多。张光智[4]等人对大雾的形成、发展、持续等不同阶段边界层动力，势力特征及层结结构演变特征进行分析，指出起雾前低空风切变的增强，有利于激发湍流，此强信号对指示起雾和预测雾的发生、发展有重要意义。张新荣[5]指出，大气低层暖平流、大气层结的相对稳定及充沛的水汽条件对中国东部大范围大雾的产生有重要作用。

1 资料与方法

本文采用Micaps资料、NCEP再分析资料以及东兰县气象观测资料，针对2014年1月21-23日辐射雾和2015年2月12-14日雨雾两个过程进行分析，主要从环流形势、探空和地面气象要素特征、高空湿度场和风场等几个方面，初步探讨“两个过程”的气象要素特征，为台站大雾的预报准确率提供依据。

2 雾的天气过程概述

如表1所示，第1～3次大雾天气过程简称“过程1”，第4～6次大雾过程简称“过程2”，通过对比发现，“过程1”中最低水平能见度都小于500 m，而“过程2”中有1 d小于500 m，其余2 d都大于500 m。从大雾起止时间和持续时间来看，第5次大雾出现时间在傍晚，而其他次大雾出现时间大都在凌晨或者日出前后，09：00左右消散，持续时间见表1。由宋润田等[6]对辐射雾和雨雾的定义可知，辐射雾多在后半夜至次日日出前形成，此时辐射冷却达到最大，对于“过程1”而言，其成雾时的温度均低于前1 d 20：00的地面露点温度，且宋润田根据其结果是否小于0来判断雾的性质，公式为：

∆T=[Tmin-Td（20）]（1）

式（1）中：Tmin為成雾时地面温度，Td（20）为前1 d 20：00地面露点温度，计算逐日∆T发现，第1～3次雾过程∆T≤0，第4～6次∆T≥0同时从表中可以看出，第4～6次大雾发生时，地面降水与水平能见度有一定的关系，即降水越少能见度越低。根据以上判定可知，前3次为辐射雾，后3次为雨雾。而雨雾天气能见度相比辐射雾要高，最低能见度也在200 m以上，且持续时间不长。

3 环流形势分析

分析“过程1”，大雾过程前期欧亚大陆中高纬地区为“两槽一脊”形势，槽位于乌拉尔山及亚洲东岸，脊位于贝加尔湖及其以西地区。随后槽脊东移，20日广西处于槽前西南气流控制下，21日08：00开始南支槽逐渐与华北槽合并加深，广西转受西北气流控制，强烈的辐射冷却使21日凌晨出现辐射雾。至23日08：00，贝湖地区转为低槽控制。850 hPa20日08：00-22日08：00广西受偏东北气流控制。22日20：00广西上空转为偏南风，风速逐渐加大，23日20：00桂西北至桂中出现低空急流，24日08：00河池站上空低空急流强盛，中心最大数值达20 m/s。中低层风速加大，稳定的环流形势遭到破坏，大雾结束。

分析“过称2”可以发现，大雾过程前期欧亚大陆中高纬地区为“两槽一脊”形势，槽位于乌拉尔山及亚洲东岸，脊位于贝加尔湖地区，广西处于槽后西北气流中，环流形势比较稳定。系统携带弱冷空气南下，气温下降，有利于水汽凝结成雾滴。同时，孟加拉湾有低槽发展，副热带高压主体位于西太平洋上。12日20：00广西上空转为偏西气流，随后南支槽加深东移影响广西，桂西处在槽前西南气流控制下。11日20：00 850 hPa切变线快速南压至沿海，桂西受偏北气流影响。12日20：00桂西转南风，并不断加大，14日08：00形成西南低空急流，中心最大风速16 m/s，20：00加强至20 m/s，持续不断地为桂西输送暖湿平流。

分析图1，21日开始连续3 d在下半夜至清晨期间出现的大雾天气，均表现为昼夜温差大10 ℃，夜间地面辐射降温，气温持续下降，露点变化小，相对湿度逐渐增大，温度露点差小于2 ℃，空气近似饱和，水汽凝结，出现了大雾天气。随后气温继续下降，温度降至露点，大雾持续。同时，地面风力微弱，2 m/s左右。随着日出后气温快速上升，大雾消散，具有明显日变化。此次持续出现的大雾过程未伴有降水，空气湿度低，水汽含量少，大雾发生时露点温度均为超过5 ℃，且昼夜温差大，大雾发生时气温较低，其中23日最低温度为0 ℃，具有明显的辐射雾特征。

注：温度单位℃，露点单位℃，气压单位hPa。

从图2地面三线图上分析可知，受前期降水影响，湿度条件良好，11日白天温度升高，露点温度维持不变，整个近地层水汽在增加。11日20：00东兰站能见度开始降低，出现轻雾。12日夜间地表大气辐射冷却，温度不断降低，露点变化较小。至12日08：00，气温达到最低为8 ℃，等于露点温度，空气中水汽达到饱和而凝结，风速<3 m/s，能见度不足1 km。随后温度露点差逐渐加大，大雾消散。12日、13日白天，东兰站气温上升，露点温度也升高，近地面水汽补充，水汽含量增加。13日20：00-14日08：00温度露点差小于1 ℃，空气中水汽近似饱和。14日08：00风力微弱，能见度低，并伴随降雨天气，再次出现大雾天气，具有明显的雨雾特征。

4 探空分析

分析图3，21日08：00、22日08：00和23日08：00探空图均具有近地面层空气饱和、风力微弱、逆温，边界层以上温度露点差很大的特征。22日08：00河池站探空图显示，逆温层为地面至950 hPa，层结稳定，风力微弱。湿层（相对湿度>80%）位于地面至997 hPa，近地面水汽达到饱和状态，温度层结曲线和露点层结曲线在974 hPa以上呈“喇叭状”，温度露点差非常大，水汽含量少。700 hPa以下风速<4 m/s，风力微弱，给雾的维持提供了条件。

注：温度单位℃，露点单位℃，气压单位hPa。

分析图4。11日08：00，该站上空湿层深厚，从地面至700 hPa均为小于2 ℃的饱和区，水汽条件良好。12日08：00开始近地面层开始出现逆温，静力稳定形势形成，并不断发展。12日08：00河池站探空图显示，925 hPa以下为逆温层，层结稳定，垂直湍流混合受到抑制。低层温度露点差小，具有较大的相对湿度，水汽达到饱和状态，饱和层高度从地面伸展至925 hPa，水汽条件已具备。温度露点差随高度升高逐渐增大，呈“喇叭状”，边界层以上温度露点差非常大，为非常干燥的空气。分析风的垂直分布，可以发现边界层内为微风，

700 hPa以下为弱风，有利于雾的形成。

分析图5，可见从地面到700 hPa为湿层，边界层内水汽条件良好。925 hPa附近出现浅薄逆温。近地面层风速小于4 m/s，风力微弱，随着高度的升高，风速增大，风向呈弱气旋式环流，弱的湍流有利于增大饱和层厚度。

5 地面气象要素场特征分析

对辐射雾和雨雾形成前后的地面气象要素分析后可以看出，两类雾发生前后本地气象要素变化有较大差异。第一，“过程1”东兰存在明显的日变化，成雾当天气温日较差为16～20 ℃；“过程2”，成雾当天气温日较差为6～14 ℃。对比可知，辐射雾发生期间地面辐射冷却降温幅度大，导致当天气温日较差大，并且要比雨雾发生当天明显很多。第二，“过程1”大雾形成当天气压稍有降低，但形成前1 d地面气压由995.2 hPa上升到998.5 hPa，略有升高，而表明当有冷空气入侵且有降雨天气发生后，水汽饱和，容易形成辐射雾，而“过程2”中大雾形成期间气压稍有降低，但大雾发生的前几天气压场变化较“过程1”而言不明顯，说明了雨雾形成期间暖湿气流比较活跃，当有弱冷空气影响时，大雾消散。第三，对比相对湿度可知，雨雾发生时平均相对湿度大于辐射雾，说明雨雾发生期间，水汽相对充足、饱和，且地面平均相对湿度均在92%以上，从图6可以看出，雨雾形成期间相对湿度逐渐增加。辐射雾发生期间日平均相对湿度在71%左右，地面相对湿度变化相对于雨雾而言不明显，两种雾非形成阶段相对湿度均低于7O%[7]。这说明地面增湿对雨雾更起重要作用。4）辐射雾和雨雾发生期间，风速变化趋势大致相同，总体看来辐射雾形成当天的风速稍有加大，平均风速达1.0 m/s。而雨雾发生时风速稍有减小，或是以静风为主，平均风速为0.6 m/s，近地面凝结的水汽不被迅速带走的原因则为静风或者较小的风速。

分析“过程2”地面逐小时降水量和能见度的变化可知，降水时间段和降水量分别为2015年2月12日20：00-13日08：00，降水量为0.0 mm，13日降水时段为16：00-20：00，降水量为1.0 mm，14日降水时段为23：00-次日08：00，降水量为1.3 mm。由表1得出，“过程2”中雨雾的起止时间与降水时间段和降水量有一定的对应关系，且在相对应降水时段中，降水量小相应的能见度低。由此得出，降水蒸发增湿有利于雨雾的形成和维持。

注：横坐标为时间，纵坐标为气象要素。

6 结论

一是辐射雾主要受偏北气流影响，夜间天气晴空少云，辐射降温快，当低层水汽充足时，易出现辐射雾。雨雾受南支槽东移影响，水汽供应充足，有利于降水天气发生，易出现雨雾。二是辐射雾和雨雾均发生在气压梯度较小的区域。辐射雾发生时，昼夜温差大，具有明显的日变化，且过程未伴有降水，空气湿度低，水汽含量少。而雨雾发生时，昼夜温差没有辐射雾明显，空气中水汽含量近似饱和，伴随降雨天气。三是辐射雾和雨雾两种雾形成时，东兰县上空湿层深厚，边界层以上温度露点差均很大，近地层风速均较小。

参考文献

[1]万齐林，吴兑，叶燕翔.南岭局地小地形背风坡增雾作用的分析[J].高原气象，2004，23（5）：709-713.

[2]贺皓，吕红，徐虹.陕西省大雾的气候特征[J].高原气象，2004，23（3）：407-411.

[3]王丽萍，陈少勇，董安祥.中国雾区的分布及其季节变化[J].地理学报，2005，60（4）：689-697.

[4]张光智，卞林根，王继志.等.北京及周边地区雾形成的边界层特征[J].中国科学，2005，35（z1）：73-83.

[5]张新荣，刘治国，杨建才，等.中国东部一场罕见的大雾天气成因分析[J].干旱气象，2006，24（3）：47-51.

[6]宋润田，孙俊廉.冷雾的边界层温湿层结特征[J].气象，2000，26（1）：43-45

[7]邓小丽，林杨.西安地区大雾天气的分析与预报[J].陕西气象2013（4）：21-24.

（责任编辑：刘昀）

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