一次導(dǎo)致重大交通事故的大霧天氣成因分析

苗開(kāi)超 姚葉青 王傳輝 劉承曉 張蕾

（安徽省公共氣象服務(wù)中心，合肥 230031）

0 引言

大霧作為一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象近年來(lái)受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。霧的出現(xiàn)除對(duì)人體健康的危害外，由霧導(dǎo)致的視程障礙對(duì)高速行車、飛機(jī)起降等方面帶來(lái)嚴(yán)重影響，尤其是在能見(jiàn)度低于500 m時(shí)影響尤為嚴(yán)重。相關(guān)學(xué)者關(guān)注到了導(dǎo)致變化的主要因素。在霧的形成機(jī)理方面，何立富等從動(dòng)力和熱力特征方面對(duì)華北平原一次持續(xù)性大霧過(guò)程進(jìn)行剖析。吳兌等、康博識(shí)等分別從大霧發(fā)生宏微觀結(jié)構(gòu)、理化特性的角度進(jìn)行了研究。更多的研究是從大霧發(fā)生時(shí)環(huán)流形勢(shì)、水汽條件、輻射特征以及靜穩(wěn)條件等方面進(jìn)行了研究。大霧在形成、發(fā)展及消亡的過(guò)程中氣象要素演變十分復(fù)雜，馬翠平等對(duì)冀中南部及天津地區(qū)出現(xiàn)的一次大范圍大霧天氣過(guò)程進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，在大霧發(fā)生的不同時(shí)段風(fēng)向和風(fēng)速等要素變化存在明顯差異，同時(shí)各氣象要素配合的不同導(dǎo)致大霧的持續(xù)時(shí)間也不同。安徽省雖然已建成高速公路氣象觀測(cè)站網(wǎng)，基本實(shí)現(xiàn)了高速公路上多氣象要素自動(dòng)觀測(cè)，但空間密度還達(dá)不到對(duì)團(tuán)霧的監(jiān)測(cè)要求。

安徽省低能見(jiàn)度天氣發(fā)生頻率存在明顯季節(jié)差異，秋冬季為安徽省大霧多發(fā)季節(jié)。此次重大交通事故正是發(fā)生在秋末的11月15日，在07：45時(shí)許，滁新高速（滁州—新蔡）下行線191～194 km路段發(fā)生多點(diǎn)多車追尾，造成嚴(yán)重人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

本文通過(guò)對(duì)安徽潁上縣境內(nèi)發(fā)生重大交通事故時(shí)的天氣實(shí)況和天氣背景進(jìn)行分析，指出大霧發(fā)生的原因及在服務(wù)過(guò)程中需加強(qiáng)的地方，提出防范建議，便于相關(guān)部門和人員參考借鑒。

1 資料介紹

安徽省氣象信息中心提供的安徽省國(guó)家站和高速公路自動(dòng)氣象觀測(cè)站共330站2017年11月14—15日逐10 min能見(jiàn)度觀測(cè)資料；NOAA衛(wèi)星可見(jiàn)光通道觀測(cè)資料，水平分辨率為0.9 km，時(shí)間為2017年11月14日23：22 UTC，即11月15日07：22 BT；ERA-Interim再分析資料，主要包括溫度、相對(duì)濕度、比濕、經(jīng)向風(fēng)場(chǎng)（

U

）、緯向風(fēng)場(chǎng)（

V

）、垂直速度以及高中低云量資料，時(shí)間分辨率為逐6 h，空間分辨率為0.25°×0.25°。

2 大霧天氣實(shí)況

2017年11月14—15日安徽省出現(xiàn)大范圍的大霧天氣。圖1a給出了11月14日23時(shí)至15日11時(shí)最低能見(jiàn)度空間分布。可見(jiàn)，在14日夜里到15日上午，安徽省沿淮西部、江淮之間中西部和東部部分地區(qū)以及江南中東部部分地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的大霧，空間差異明顯，反映了此次大霧局地性較強(qiáng)，低能見(jiàn)度集中的地區(qū)位于江淮之間中西部、沿淮西部部分地區(qū)。11月15日00時(shí)—12時(shí)，江淮之間中西部、沿淮西部部分地區(qū)出現(xiàn)能見(jiàn)度不足200 m的大霧，其中交通事故發(fā)生路段附近的最小能見(jiàn)度不足100 m。11月15日07時(shí)45分前后，在“滁新高速”發(fā)生多點(diǎn)多起交通事故，30余輛車發(fā)生連環(huán)撞，具體位置位于圖1a中方框附近。該處最低能見(jiàn)度在100 m以下，且位于區(qū)域范圍大霧的邊緣，高低能見(jiàn)度過(guò)渡地帶。從能見(jiàn)度逐小時(shí)的演變看，14日23時(shí)前后大霧主要位于霍邱縣境內(nèi)（圖略），到了15日01時(shí)低于100 m能見(jiàn)度區(qū)域有所擴(kuò)大（圖1b），沿淮河及淮河以南部分站點(diǎn)能見(jiàn)度低于1 km。到了03時(shí)，能見(jiàn)度低于1 km的區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，交通事故附近能見(jiàn)度降到1 km以下（圖1c）。05時(shí)和07時(shí)能見(jiàn)度低于1 km的范圍最大，且低于100 m的區(qū)域也達(dá)到最大（圖1d、1e），這與劉承曉等得出的安徽省春季和秋季最低能見(jiàn)度主要出現(xiàn)在日出前后的結(jié)論相一致。到了09時(shí)能見(jiàn)度低于1 km的區(qū)域明顯較少（圖1f），11時(shí)前后大霧基本結(jié)束（圖略），能見(jiàn)度普遍回升到1 km以上。

圖1 安徽省 2017年11月14—15日能見(jiàn)度空間分布（a）14日20時(shí)—15日11時(shí)最低能見(jiàn)度，（b）15日01時(shí)、（c）03時(shí)、（d）05時(shí)、（e）07時(shí)、（f）09時(shí)瞬時(shí)能見(jiàn)度（單位：km，□為交通事故發(fā)生位置，×為交通事故附近能見(jiàn)度觀測(cè)站點(diǎn)）Fig.1 The spatial distribution of visibility in Anhui Province(a) minimal visibility from 20:00 BT 14 November to 11:00 BT 15 November;(b～f) the instantaneous visibility at 01:00 BT (b),03:00 BT (c),05:00 BT (d),07:00 BT (e),09:00 BT (f) 15 November 2017 (units:km,□ :the position of traffic accident spot,×:the visibility observation stations around the traffic accident spot)

從2017年11月15日07：22 BT NOAA衛(wèi)星觀測(cè)到的安徽省境內(nèi)可見(jiàn)光圖可以看出（圖略），暗灰色的區(qū)域與圖1e低能見(jiàn)度區(qū)域基本吻合，進(jìn)一步驗(yàn)證了大霧發(fā)生區(qū)域。

根據(jù)交通事故地點(diǎn)附近4個(gè)氣象觀測(cè)站（站點(diǎn)位置見(jiàn)圖1a）觀測(cè)到能見(jiàn)度逐10 min變化情況可知，從14日20時(shí)開(kāi)始各站能見(jiàn)度均表現(xiàn)出在波動(dòng)中逐漸下降的特點(diǎn)，最低能見(jiàn)度出現(xiàn)在15日06時(shí)，G潁上站能見(jiàn)度僅為47 m。同時(shí)可以看出，雖然各站點(diǎn)相距較近，但在同一時(shí)刻能見(jiàn)度差異明顯。以06時(shí)為例，G焦崗湖站能見(jiàn)度為661 m，而K160站則為3260 m。這里需要說(shuō)明的是，由于單能見(jiàn)度站（K160和K216）配備蓄電池容量較小等因素，導(dǎo)致中間數(shù)據(jù)有缺失，這里僅用來(lái)做參照。

3 大霧出現(xiàn)前后天氣形勢(shì)分析

根據(jù)2017年11月14日20時(shí)到15日08時(shí)500 hPa位勢(shì)高度分布可見(jiàn)，大霧發(fā)生前后500 hPa東亞地區(qū)處在一脊一槽控制之下，低壓中心位于鄂霍次克海附近。安徽省處于低壓槽后，盛行緯向西北偏西氣流，無(wú)較強(qiáng)冷空氣活動(dòng)，有利于安徽晴朗少云天氣出現(xiàn)，有利于輻射霧發(fā)生。

從11月14日20時(shí)到15日08時(shí)海平面氣壓場(chǎng)上看（圖2），在貝加爾湖以南蒙古東部存在一個(gè)高壓中心，中心氣壓維持在1032 hPa以上。高壓東北部的鄂霍次克海南部存在一個(gè)低壓中心，在高低壓系統(tǒng)的共同作用下，中國(guó)東部沿海處于東北氣流的控制下。安徽省處在1020～1024 hPa的均壓場(chǎng)，受弱偏東氣流影響，安徽省范圍內(nèi)大部地區(qū)平均風(fēng)速在1.5～2.5 m/s。在偏東氣流和夜間輻射降溫的共同作用下，從11月14日20時(shí)到15日08時(shí)，地面相對(duì)濕度明顯增大，到15日02時(shí)全省大部地區(qū)相對(duì)濕度達(dá)到90%以上（圖2b），15日08時(shí)高相對(duì)濕度區(qū)一直維持（圖2c），為大霧天氣的發(fā)生提供了水汽條件。

圖2 2017年11月14日20時(shí)（a）、15日02時(shí)（b）和15日08時(shí)（c）海平面氣壓、10 m高度風(fēng)場(chǎng)和地面相對(duì)濕度（等值線為海平面氣壓，單位：hPa；矢量線條為10 m高度風(fēng)場(chǎng)，單位：m/s；陰影為相對(duì)濕度，單位：%；■為交通事故發(fā)生位置）Fig.2 Sea level pressure,10 m wind field and surface relative humidity at 20:00 BT on 14 November (a),02:00 BT on 15 November (b) and 08:00 BT on 15 November 2017(c)(isolines:the sea level pressure,unit:hPa;arrow lines:the wind field at the height of 10 m,unit:m/s;shadow areas:the relative humidity,unit:%;■ the position of traffic accident)

14日20時(shí)1000 hPa高度上，安徽省氣溫處在12～15 ℃（圖3a），到了15日08時(shí)，氣溫降低到12 ℃上下（圖3c）。值得關(guān)注的是，偏東氣流并未給安徽省上空1000 hPa帶來(lái)明顯的冷平流，相反，在大霧集中區(qū)域?yàn)榕搅鲄^(qū)域。水汽輸送通量方面，1000 hPa高度上偏東氣流成為該高度上主要水汽來(lái)源。

圖3 2017年11月14日20時(shí)（a）、15日02時(shí)（b）和15日08時(shí)（c）1000 hPa水汽輸送通量、溫度場(chǎng)和溫度平流（矢量線條為1000 hPa水汽輸送通量，單位：kg/(m·s）；等值線為溫度場(chǎng)，單位：℃；陰影為溫度平流，單位：10-5 K·m/s；■為交通事故發(fā)生位置）Fig.3 1000 hPa water vapor transport flux,temperature field and temperature advection at 20:00 BT on 14 November (a),02:00 BT on 15 November (b) and 08:00 BT on 15 November (c) 2017(arrow lines:water vapor transport flux of 1000 hPa,unit:kg/(m·s);isolines:temperature field,unit:℃;shadow areas:temperature advection,unit:10-5 K·m/s;■ the position of traffic accident)

從沿116.75°E緯向風(fēng)—垂直速度剖面圖上可以看到（圖略），在11月14日20時(shí)600 hPa高度附近，32.5°N以北處于弱的下沉氣流控制之下，以南處于上升氣流控制，導(dǎo)致在30.5°—32.5°N相對(duì)濕度較高。隨著偏北氣流的南下，15日02時(shí)安徽省上空為弱下沉氣流控制。15日08時(shí)安徽省700 hPa以上均轉(zhuǎn)為下沉氣流，受下沉氣流抑制，700 hPa以下上升氣流逐漸減小，穩(wěn)定度在不斷增強(qiáng)，在1000 hPa附近相對(duì)濕度逐漸增大。

由于高云量較少，云量從14日20時(shí)開(kāi)始逐漸減少導(dǎo)致安徽省上空逐漸轉(zhuǎn)為晴空，在輻射降溫的影響下15日02時(shí)過(guò)去6小時(shí)降溫和15日08時(shí)過(guò)去12小時(shí)降溫明顯，出現(xiàn)大霧區(qū)域降溫在3 ℃以上，這正是14日20時(shí)到15日08時(shí)近地層比濕變化不大，但相對(duì)濕度明顯增加的主要原因。

受地面輻射降溫的影響，從14日20時(shí)到15日02時(shí)地面到1000 hPa逆溫逐漸增強(qiáng)。到15日02時(shí)安徽省大部地區(qū)逆溫達(dá)到2 ℃以上，其中安徽省淮河以北地區(qū)普遍達(dá)到5 ℃以上。到15日08時(shí)逆溫略有減弱（圖4c）。近地層逆溫的增強(qiáng)有利于近地層穩(wěn)定度的增加。

圖4 2017年11月14日20時(shí)（a）、15日02時(shí)（b）和15日08時(shí)（c）1000 hPa地面2 m溫度（單位：℃）（■為交通事故發(fā)生位置）Fig.4 1000 hPa to surface 2 m temperature at 20:00 BT on 14 November 2017 (a),02:00 BT on 15 November (b) and 08:00 BT on 15 November (c) 2017 (unit:℃) (■ the position of traffic accident)

假相當(dāng)位溫（

θ

）的垂直變化能夠反映大氣穩(wěn)定程度。從14日20時(shí)到15日02時(shí)，安徽省中北部925～1000 hPa

θ

由負(fù)轉(zhuǎn)正（圖5a、5b），表明這一地區(qū)在近地面層大氣穩(wěn)定度明顯增強(qiáng)。到15日08時(shí)，安徽省大部925～1000 hPa

θ

在2 ℃以上，表明大氣穩(wěn)定度進(jìn)一步增強(qiáng)，有利于大霧天氣的發(fā)展和維持。

圖5 2017年11月14日20時(shí)（a）、15日02時(shí)（b）和15日08時(shí)（c）925～1000 hPa θse（單位：℃）（■為交通事故發(fā)生位置）Fig.5 θse of 925-1000 hPa at 20:00 BT on 14 November 2017 (a),02:00 BT on 15 November 2017(b) and 08:00 BT on 15 November 2017(c) (unit:℃;■ the position of traffic accident)

4 結(jié)論

1）2017年11月14—15日發(fā)生在安徽省境內(nèi)的大霧，覆蓋范圍廣，區(qū)域差異明顯，具有較強(qiáng)的局地性，且同一位置的能見(jiàn)度變化較快。

2）通過(guò)對(duì)大霧發(fā)生前后的環(huán)流形勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)，安徽境內(nèi)高空處在西北氣流控制下和地面均壓區(qū)中，云量較少，夜間地面輻射降溫明顯而產(chǎn)生逆溫，在能見(jiàn)度較低的時(shí)段，1000 hPa到地面2 m的逆溫達(dá)到5 ℃，近地層大氣層結(jié)夜間轉(zhuǎn)為穩(wěn)定，為典型的輻射霧。

3）此次大霧過(guò)程中安徽境內(nèi)始終為弱東北風(fēng)控制，風(fēng)速處在1.5～2.5 m/s，該風(fēng)向有利于水汽的提供，同時(shí)晴空少云晝夜溫差大使得空氣相對(duì)濕度在夜間接近飽和，在霧發(fā)生與維持階段，相對(duì)濕度均處在90%以上，穩(wěn)定的大氣層結(jié)和接近飽和的空氣是這次大霧發(fā)生的直接原因。