饒河縣一次連續(xù)性大霧的成因分析

張永成，王 梅，程春香，陳 剛，艾 珊

（1.雙鴨山市氣象局，黑龍江 雙鴨山 155100；2.大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江 加格達奇 165000；3.黑龍江省生態(tài)氣象中心，黑龍江 哈爾濱 150030；4.饒河縣氣象局，黑龍江 雙鴨山 155100；5.黑河市氣象局，黑龍江 黑河 164300）

1 引言

饒河縣位于黑龍江省東北邊陲，烏蘇里江中下游，與俄羅斯隔江相望，南部與完達山脈相環(huán)抱，北部與三江平原相依托，多樣的地貌，形成了“五山一水二草二分田”的格局。大霧作為一種較難預報的災害性天氣，其生成、發(fā)展和消散是在一定天氣形勢下、多種氣象因素共同作用的結(jié)果，并且具有一定的地域性。饒河縣地形特殊，夏季濕潤溫熱，其沿江地帶和林區(qū)多大霧發(fā)生，并以輻射霧為主。

霧，常呈乳白色，是懸浮于近地面大氣中的大量微小水滴或冰晶且使水平能見度<1.0 km 的天氣現(xiàn)象[1]。金巍等[2]就遼寧鞍山地區(qū)的大霧時空特征分別運用線性和多項式兩種趨勢分析方法進行了對比分析。李文才等[3]分析了大連地區(qū)大霧成因及其氣候特征，并對該地區(qū)主要天氣條件進行了分類。吳洪等[4]對北京地區(qū)濃霧氣候特征進行統(tǒng)計分析，提出了分步預測逐級指導的方法。王文娟等[5]分析了江西吉安大霧時空特征，建立了用數(shù)理統(tǒng)計方法預測大霧能見度的方程。毛冬艷等[6]分析發(fā)現(xiàn)大氣底層部分氣象要素與霧發(fā)生頻率有較好統(tǒng)計特征。呂淑琳等[7]分析了一次華北地區(qū)連續(xù)大霧天氣過程后發(fā)現(xiàn)，高層沉積和低層弱上升有助于在下層某一高度形成穩(wěn)定的層結(jié)，形成了強霧。何立富等[8]發(fā)現(xiàn)近地層凈輻射引起的冷卻會觸發(fā)并加劇霧的發(fā)生。本文利用常規(guī)地面觀測資料、高空觀測資料、物理量診斷分析資料，通過天氣學分析方法對2021 年8 月13-19 日雙鴨山地區(qū)東部饒河縣出現(xiàn)的一次連續(xù)性大霧天氣過程進行深入分析，揭示大霧產(chǎn)生的原因，以期為大霧天氣的預報和預警服務(wù)提供重要參考依據(jù)。

2 資料與方法

2.1 資料

2021 年8 月13-19 日饒河縣地面常規(guī)觀測資料；2021 年8 月13-19 日高空觀測資料。

2.2 研究方法

本文研究對象為能見度<1.0 km 的大霧（濃霧）。利用常規(guī)地面觀測資料、高空觀測資料、物理量診斷分析資料，根據(jù)天氣學原理，運用動力學方法對饒河縣產(chǎn)生此次大霧的主要天氣形勢進行分析，重點從熱力、動力和水汽等方面，采用診斷分析方法對大霧生消的天氣學成因進行研究。

3 天氣實況

2021 年8 月13-19 日，饒河縣幾乎每日02-06時（北京時）都出現(xiàn)能見度<500 m 的大霧天氣。大霧從凌晨02 時左右開始生成，一直維持到太陽升起后，地面輻射增溫，逆溫層被打破，才逐漸消散。

根據(jù)大霧出現(xiàn)和結(jié)束時間、濕度變化及按風速增加等符合輻射霧特征。大霧一般出現(xiàn)在每日的02-03 時，結(jié)束時間一般在06 時以后，水汽壓在大霧出現(xiàn)的時段內(nèi)逐日增加，風速在每日大霧出現(xiàn)的時段內(nèi)逐時增加，說明近地面風速較小、濕度大的時段有利于大霧的生成和維持。從能見度及相對濕度的變化來看，一般在水汽已達飽和狀態(tài)時能見度才開始有明顯的下降，由此可知，大霧發(fā)生前能見度下降較相對濕度的增加具有普遍的滯后性。

4 大霧天氣成因分析

4.1 環(huán)流形勢分析

從8 月12 日20 時-14 日08 時500 hPa 天氣圖上看，饒河處于高壓底部，主要受偏東氣流控制（圖1a），8 月13 日08 時-16 日08 時500 hPa 歐亞大陸中高緯度由倒Ω 流型轉(zhuǎn)變?yōu)閮刹垡患?，饒河處于高空槽前偏東氣流控制之下（圖1b）。

圖1 2021 年8 月（a）13 日（b）16 日08 時500 hPa 高空圖

從地面圖上看，大霧發(fā)生期間，饒河處于均壓場區(qū)域中，且風速較小（圖2a），8 月14 日20 時至19日08 時，饒河在大霧發(fā)生期間處于穩(wěn)定的均壓場區(qū)域中，且風速較小（圖2b）。

圖2 2021 年8 月（a）13 日（b）16 日05 時地面圖

4.2 地面氣象要素特征

從13-19 日大霧出現(xiàn)時刻分析，這次大霧過程形成之前（13 日20 時），饒河縣地面為東南風，風速維持3-5 m/s；當大霧開始到維持期間（02-05 時）風速維持在0-1 m/s 之間，此時溫度露點差也較小，接近飽和；當大霧消散時刻（07-09 時）風向轉(zhuǎn)為偏南風為主，溫度升高，風速迅速增大，從而導致大霧很快消散，溫度露點差也明顯增大。

4.3 熱力影響因子

在925 hPa 以下，風速較小，高空風隨高度呈順時針旋轉(zhuǎn)，說明霧層之上以暖平流為主；平均逆溫層頂在925 hPa 以下，霧層在1000 hPa 以下，表明連續(xù)性大霧過程以輻射霧為主，850 hPa 的高空溫度場上有伸向東北地區(qū)的暖脊，在近地層有冷空氣導致近地層大氣降溫，這種溫度的空間配置有利于逆溫的形成、加強和維持，從而利于大霧的生成與維持。直到19 日低層強冷空氣入侵，打破低層逆溫條件，大霧才逐漸消散、結(jié)束。

4.4 動力場結(jié)構(gòu)特征

從13-19 日500 hPa 高度場（圖3a-3d）分析，不斷有弱的短波槽劃過黑龍江東部地區(qū)，槽后冷空氣侵入，低空通常出現(xiàn)氣流輻合、上升,地表降溫明顯，有利于水汽在該地區(qū)低空聚集并凝結(jié)。

圖3 2021 年8 月（a）14 日（b）15 日（c）16 日（d）17 日08 時500 hPa 高度場

4.5 水汽條件

饒河地區(qū)大霧形成期間在近地面都有一個水汽聚集的過程,大霧形成期間饒河本地水汽含量較高，13 日白天，16 日、17 日20-24 時均有陣雨產(chǎn)生，雨量不大，降水有利于水汽的補充，出現(xiàn)大霧前空氣中水汽飽和，符合大霧產(chǎn)生需要的水汽條件。其中19 日饒河地區(qū)高空受到冷平流的影響,有下沉氣流出現(xiàn)，打破穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，大霧消散。

4.6 逆溫條件

從13-19 日溫度對數(shù)壓力圖（圖4a，4b）分析（伊春探空站代替），上空對流層中下層仍以暖平流為主，形成逆溫層，層結(jié)比較穩(wěn)定，有利于大霧的維持，直到19 日低層強冷空氣入侵，打破低層逆溫條件，大霧才逐漸消散、結(jié)束。

圖4 2021 年8 月（a）14 日（b）15 日08 時溫度對數(shù)壓力圖

5 結(jié)論與討論

（1）2021 年8 月13-19 日饒河出現(xiàn)的連續(xù)性大霧天氣是大氣低層至近地層凈輻射冷卻形成輻射霧。

（2）此次大霧天氣過程是在高空偏東氣流和地面均壓場的較長時間維持下產(chǎn)生的，長時間維持的地面均壓場是此次大霧過程產(chǎn)生的最主要的形勢場，850 hPa 為偏東氣流，風速3-5 m/s，風速較弱，而近地面風速較小、濕度大、適宜的溫度有利于大霧的形成。

（3）此次大霧過程在高壓底部偏東氣流控制的條件下，850 hPa-925 hPa 有暖平流，1000 hPa 及以下有冷平流移向近地層，地表凈輻射進一步加強近地層冷卻導致大霧的觸發(fā)并加強。

（4）近地層接近飽和的水汽與層結(jié)穩(wěn)定的大氣形成逆溫層是此次大霧形成并維持的重要水汽條件和熱力條件。

（5）霧是一種局地性強且只在近地面發(fā)生的天氣現(xiàn)象，因此，預報時因站點時空分布會導致預報難度加大。針對此次連續(xù)性大霧天氣過程，短波槽產(chǎn)生的弱降水和逆溫層結(jié)以及長時間穩(wěn)定維持的地面均壓場是準確預報出此次大霧過程的短期預報關(guān)鍵點。

（6）輻射霧的霧層深厚且發(fā)生時間早，造成的影響較大。因此，大霧發(fā)生前能見度下降較相對濕度的增加及溫度露點差的下降具有普遍的滯后性、能見度明顯波動、相對濕度持續(xù)偏高，這些明顯的特征是預報此次大霧過程的臨近預報著眼點。