哈尔滨机场一次罕见雾霾天气过程分析

哈尔滨机场一次罕见雾霾天气过程分析

郑忠涛 何佳宇

（民航黑龙江空管分局，黑龙江 哈尔滨 150000）

摘要：2013年10月18-24日，哈尔滨机场出现了罕见雾霾天气过程，本文利用NCEP再分析资料来分析此次过程的环境场演变，总结出雾霾形成、维持和消散的主要因子。

关键字：雾霾 诊断分析

引言

雾是指由于近地层空气中悬浮的无数小水滴或小冰晶造成水平能见度不足1000米的一种天气现象；霾是指空气中悬浮着大量的烟、尘等微粒，使空气浑浊，水平能见度降低到10公里以下的一种天气现象。在航空气象要素预报中，主导能见度的要素预报最为复杂，尤其雾霾天气造成的低能见度现象，对航空器正常运行，影响巨大。为满足航空气象需求，提高航空气象要素预报的精细化水平，本文意在通过一次罕见雾霾天气过程分析，加深预报员对雾霾天气的认知，总结雾霾形成和维持的充分条件，为提高其预报准确率奠定基础。

1、天气概况

2013年10月18-24日，哈尔滨地区出现了强度大、持续时间长的罕见雾霾天气，哈尔滨太平国际机场气象台观测记录显示：雾霾造成主导能见度小于1000m的现象累积时长共90小时，小于500m的现象累积时长共57小时，小于100m的现象累积时长共33小时。此次雾霾天气过程是1986年以来造成低能见度天气持续时间最长的案例，共造成航班返航、延误、备降以及取消537架次。详细分析此次雾霾天气过程的能见度随时间变化特征，可分为三个阶段：一、形成期，其时间范围为10月18-20日，表现为主导能见度整体呈现逐日下降趋势；维持期，其时间范围为10月21-22日，表现为主导能见度长时间处于较低状态，且变化幅度较小，浓雾天气均发生在这个时期；消散期，其时间为10月23日，表现为能见度快速回升。

2、环流形势分析

本次连续性雾霾天气过程是在有利的大尺度环流背景下形成的。雾霾天气形成期，哈尔滨上空500hPa高空图（图略）上环流平直，纬向型环流较弱，不利于引导冷空气进入哈尔滨地区。850hPa高空图上暖脊明显，有强暖湿气流输送；维持期，哈尔滨地区上高空500hPa和850hPa均受暖脊控制，地面整体表现为鞍型场特征，等压线稀疏，受弱高压控制，垂直和水平方向扰动小，高空和地面风速均较小，形成静稳天气，有利于雾霾天气维持发展；消散期，高空500hPa受冷涡影响，850hPa温度槽落后于高度槽，气旋性涡旋发展东移，冷涡系统前部影响哈尔滨地区，地面转为低压控制，雾霾天气消散。

2.1 水汽条件分析

雾的形成需要底层水汽达到饱和而产生凝结，达到饱和的状态有两种基本过程：一是增湿；二是冷却[1]。分析图1可知，雾霾天气形成期，机场上空受低槽影响，水汽输送较强，18日低层水汽通量达到5g·cm-1·hPa-1·s-1，近地面层水汽通量散度达到-15×10-9 g·cm-2·hPa-1·s-1，中低层空气湿度明显加大，单位面积整层大气含水量显著增加，暖平流带来的水汽输送是此次大雾霾天气过程的重大背景条件；维持期，机场上空水汽通量和水汽通量散度均接近0，水汽产生凝结形成雾滴，中下层空气湿度开始减小，单位面积整层大气含水量逐渐降低，近地面层始终为饱和状态；消散期，伴随低压系统靠近，低层水汽通量升至3g·cm-1·hPa-1·s-1，近地面层水汽通量散度达到-25×10-9 g·cm-2·hPa-1·s-1，中低层相对湿度升至100%，单位面积整层大气含水量骤升，伴随降水开始，机场雾霾天气消散。

2.2 热力条件分析

分析图2可知，雾霾天气形成期，18日中低层暖平流较强，其强度达到16×10-5 ℃·s-1，地面升温明显，日最高气温从10.6℃升至16.3℃，19-20日中低层温度平流为负值，并接近0，地面气温略有降低。一般来说，低层弱冷平流有利于低层水汽凝结，对雾霾的形成有重要作用。哈尔滨机场冬季昼夜温差较大，夜间由于地表辐射冷却，近地面层逆温强度往往较大。18日、19日和20日昼夜温差分别为15.4℃、9.6℃、11.7℃，各日傍晚地面气温每小时下降均在3℃左右，加之机场周边取暖所产生的烟尘影响，极易形成雾霾天气。对比各日逆温层特征，表现为逆温层均较强；维持期，中低层温度平流为负值，并接近0，若不考虑气温局地变化，21日最高气温应略等于20日，然而21日最高气温为5.3℃，较20日最高气温下降8.9℃。由于地面气温较低，逆温仍维持深厚状态，根据温度条件分析可知，雾霾天气浓度的增加和地面热力条件相互作用，对雾霾的维持起着重要作用；消散期，前期近地面层表现为较强的冷平流，其强度为-8×10-5 ℃·s-1，造成地面显著降温，22日17-19时（世界协调时）气温下降2.5℃。后期近地面表现为暖平流，其强度为4×10-5 ℃·s-1，22日19至21时（世界协调时）气温上升2.1℃，伴随气温回升，主导能见度大幅上升，雾霾天气消散。

2.3 动力条件分析

在地面高压系统控制下，大气层结稳定，容易在近地面层出现下沉逆温[2]。雾霾天气形成期，前期中低层风力为8-12m/s，地面平均风速最大为8m/s，为机场带来大量暖湿空气，后期中低层风速逐渐减小至4m/s以下。另外，机场地面早晚风力较小，有利于烟尘颗粒堆积，为雾霾天气形成提供了有利的风场条件；维持期，中低层风速在4m/s以下，地面平均风速在2m/s以下，风力较小，非常有利于雾霾天气维持；消散期，近地面层风速达到8m/s，地面风速也升至3m/s，风速加大，造成水汽输送增强，温度快速变化，逆温层减弱消失，雾霾天气消散。

3 总结

通过对此次雾霾过程的上述分析，得出如下结论：

（1）、此次罕见雾霾天气过程是在有利的大尺度环流背景下形成的。

（2）、低压前暖湿平流带来的水汽和热量条件，叠加近地面层辐射冷却作用是雾霾天气形成期的主要因子。

（3）、深厚的逆温层和地面静稳状态是雾霾天气维持期的主要因子。

（4）、近地面气温上升和地面风速加大是雾霾天气消散期的主要因子。

参考文献：

[1] 宋润.田平流雾和辐射雾时边界层温度场及风场结构特征的对比分析[J].海洋预报,2000,17(3):11-20

[2] 贾星灿,郭学良.人为大气污染物对一次冬季浓雾形成发展的影响研究[J].大气科学,2013,36（5）:995-1008