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昆明長水機場干季大霧的分類特征與統(tǒng)計分析論文
利用2012-2015的11月至次年4月份NCEP再分析資料和昆明長水機場的觀測資料，對出現(xiàn)的大霧進行分類，共分為四個類型，前三型為鋒面霧型，第四型為輻射霧型。并統(tǒng)計分析了各類大霧出現(xiàn)的時序特征，環(huán)流特征以及出現(xiàn)過程中的地面風場、低云等物理量特征，得出大霧的一些預報參考指標。
鋒面霧地面風向以偏北風為主，輻射霧地面風向以偏南風為主。發(fā)生前一天有降水是輻射霧形成的主要水汽來源。
大霧是貼地層空氣中懸浮有大量小水滴或冰晶微粒而使水平能見距離降到1000米以內(nèi)的天氣現(xiàn)象[1]。霧是影響航飛行安全的最大的危險天氣，如何作好大霧的預報一直是廣大航空氣象工作者十分關(guān)心的問題。大霧使能見度下降，從而影響航空器起降，給飛行員操作帶來困難，當能見度低于飛行器起降標準時使得航空器無法起降，造成航班延誤，影響航班計劃的順利正常運行。
昆明長水機場是國內(nèi)最繁忙的國際機場之一，而在干季(11月至次年4月，下同)低云低能見度頻發(fā)，在目前還沒有很好的手段消除大霧的前提下，能否提前預報大霧的生消及能見度變化情況，使相關(guān)航空工作人員作好應對成為關(guān)鍵問題。昆明長水機場地處低緯高原，位于昆明東北方向，介于昆明和嵩明壩子之間，昆明城區(qū)平均海拔為1897米，長水機場的海拔約為2100米，從城區(qū)到機場為緩慢爬坡的地勢。
由于其特殊的地理位置較易受東北面冷空氣影響，再加上機場周圍下墊面較濕潤，易產(chǎn)生大霧、低云天氣。為了提高預報質(zhì)量和改善服務品質(zhì)，對昆明長水機場觀測點3個干季共57個大霧日，利用2012-2015的11月-次年4月NCEP再分析資料和昆明長水機場的觀測資料，對出現(xiàn)的大霧過程進行分類，共分為四個型，前三型為鋒面霧型，第四型為輻射霧型。并統(tǒng)計分析了各類大霧出現(xiàn)的環(huán)流特征以及出現(xiàn)過程的地面風場、低云等物理量特征，主要分析了主導能見度的變化程度和時序特征，得出大霧的一些預報參考指標。
1 資料及方法
對2012年-2015年的1月至次年4月昆明長水機場的觀測資料，以及選取70°-120°E，10°-50°N范圍，500hPa、700hPa和850hPa高度層(考慮到大霧的形成與中低層環(huán)流關(guān)系更密切，選取700hPa和850hPa高度層分析場資料，雖然850hPa高度層在本場海拔高度之下，但仍有較好參考意義)，2.5°×2.5°NCEP的再分析風場格點資料。規(guī)定當日任何一個觀測時次出現(xiàn)主導能見度小于1000米的霧稱為一個霧日。采用統(tǒng)計學分析的方法，對長水機場觀測點風場、低云與大霧的關(guān)系進行分析。
2 分型結(jié)果
霧的分類是一個很復雜的問題，霧的形成是各種因子同時起作用，同一大霧可能有多種影響形成，例如大多數(shù)平流霧是在輻射霧背景下形成，在此情況下，我們?nèi)∑渲饕^程。2012年-2015年的1月至次年4月出現(xiàn)的主導能見度小于1000米的霧日數(shù)為57次。通過對500hPa、700hPa、850hPa的風場和昆明長水機場的觀測資料的客觀分析，得出昆明長水機場干季以鋒面霧為主，占霧總?cè)諗?shù)的86%，輻射霧次之，占霧總?cè)諗?shù)的14%。
鋒面霧又分為三種不同類型，鋒面霧一型，冷空氣影響過程中無降水，天空以多云為主，占霧總?cè)諗?shù)的26%;鋒面霧二型冷空氣影響過程中陰天有降水，占霧總?cè)諗?shù)的44%;鋒面霧三型冷空氣影響結(jié)束后，有弱的回流冷空氣影響，天空以多云間陰為主，占霧總?cè)諗?shù)的16%(圖1)。昆明長水機場干季11月至次年1月發(fā)生霧的日數(shù)占霧總?cè)諗?shù)的88%，其中1月份發(fā)生霧的日數(shù)最多，占霧總?cè)諗?shù)的44%。進入2月份后發(fā)生霧的次數(shù)明顯減少(圖2)。
2.1 鋒面霧一型
鋒面霧是在兩種氣團之間的鋒面上，由于氣團混合的結(jié)果而形成的霧。昆明長水機場地處低緯高原，位于昆明東北方向，介于昆明和嵩明壩子之間，昆明城區(qū)平均海拔為1897米，長水機場的海拔約為2100米，從嵩明壩子到機場為緩慢爬坡的地勢。由于其特殊的地理位置較易受東北面冷空氣影響，再加上機場周圍下墊面較濕潤，地形的抬升作用，隨著云貴準靜止鋒西進影響昆明地區(qū)，昆明長水機場易產(chǎn)生鋒面霧天氣。當云貴準靜止鋒西進影響昆明區(qū)域，在850HP天氣圖上冷空氣由貴州回流影響云南區(qū)域，昆明受偏東北氣流影響。根據(jù)環(huán)流形勢，降水情況，天空云況將鋒面霧分為三種類型。
鋒面霧一型環(huán)流形勢，500hPa從高原南側(cè)至云南大部受偏西氣流控制，700hPa上高原東南側(cè)至孟加拉灣有淺槽存在，中南半島存在南海高壓，云南區(qū)域基本是偏西氣流，地面以北風為主，天空狀況多云間陰為主。
鋒面霧一型受云貴準靜止鋒西進影響，水汽條件相對偏差，基本無降水影響，當?shù)驮平拥匦纬伸F天氣。鋒面霧一型霧天氣出現(xiàn)主導能見度小于等于400米占此類霧總?cè)諗?shù)的27%，主導能見度在400-600米之間占此類霧總?cè)諗?shù)的7%，而主導能見度大于等于600米占此類霧總?cè)諗?shù)的67%。鋒面霧一型的霧天氣以出現(xiàn)主導能見度大于等于600米的霧天氣為主(圖3)。
2.2 鋒面霧二型
鋒面霧二型為昆明長水機場最多發(fā)大霧類型，其環(huán)流形勢500hPa從孟加拉灣至我國西南地區(qū)南支槽發(fā)展加深，以槽前偏西南氣流為主，700hPa在青藏高原東南部或云南北部有切邊東移南壓影響昆明區(qū)域，850hPa回流冷空氣較強，且持續(xù)時間較長。昆明長水機場陰天為主，地面以北風為主，有明顯的降水天氣影響，低云接地形成霧天氣。鋒面霧二型霧天氣出現(xiàn)主導能見度小于等于400米占此類霧總?cè)諗?shù)的28%，主導能見度在400-600米之間占此類霧總?cè)諗?shù)的12%，而主導能見度大于等于600米占此類霧總?cè)諗?shù)的60%。鋒面霧二型的霧天氣以出現(xiàn)主導能見度大于等于600米的霧天氣為主(圖4)。
2.3 鋒面霧三型
鋒面霧三型的霧天氣主導能見度較低(圖5)，對飛行安全影響較大。其環(huán)流形勢為500hPa南支槽后西北氣流或偏西氣流控制，冷空氣對云南的影響趨于結(jié)束，長水機場多云天氣，地面以偏南風為主，準靜止鋒東退到昆明長水機場以東地區(qū)。前一日受冷空氣影響，有明顯降水，地面水汽充沛。
夜間氣溫下降，昆明熱低壓減弱，昆明準止鋒西進壓過長水機場，或在長水機場附近擺動，地面轉(zhuǎn)為偏北風，有弱冷空氣滲透影響。鋒面霧三型霧天氣出現(xiàn)主導能見度小于等于400米占此類霧總?cè)諗?shù)的78%，主導能見度在400-600米之間占此類霧總?cè)諗?shù)的0%，而主導能見度大于等于600米占此類霧總?cè)諗?shù)的22%。鋒面霧二型霧天氣以出現(xiàn)主導能見度小于等于400米的霧天氣為主(圖5)。且呈現(xiàn)出前一日降水量越大，及近地面空氣層水汽含量越大，該型霧天氣的主導能見度下降越低的特點。
2.4 輻射霧
輻射霧是晴朗少云夜間或清晨，由于地表面輻射降溫，使近地面空氣中的水汽達到飽和而形成的。當近地面層水汽充沛、氣層比較穩(wěn)地或有逆溫層、微風有適度的垂直混合作用時，有利于形成輻射霧。昆明長水機場的輻射霧占霧總?cè)諗?shù)的14%，由圖6可見，昆明長水機場的輻射霧主導能見度較低，對飛行安全影響較大。輻射霧型霧天氣出現(xiàn)主導能見度小于等于400米占此類霧總?cè)諗?shù)的62%，主導能見度在400-600米之間占此類霧總?cè)諗?shù)的0%，而主導能見度大于等于600米占此類霧總?cè)諗?shù)的38%，輻射霧型大霧天氣以出現(xiàn)主導能見度小于等于400米的霧天氣為主(圖6)。
前一日的降水是昆明長水機場形成輻射霧的主要水汽來源，統(tǒng)計表明長水機場發(fā)生輻射霧前一天有降水的占輻射霧總?cè)諗?shù)的88%。且呈現(xiàn)出前一日降水量越大，近地面空氣層中水汽含量越大，輻射霧型霧天氣的主導能見度下降越低的特點。在前期降水形式是降雪天氣時，當機場附近形成明顯積雪，降雪結(jié)束之后溫度低于0℃，積雪沒有融化，近地面層中水汽不夠，降雪過后第一天早晨一般不會形成輻射霧。降雪過后第一天白天溫度上升，溫度高于0℃，積雪融化，近地面層中水汽增減，在第二日早晨造成形成輻射霧天氣。
3 時序特征及與低云的關(guān)系
鋒面霧一型和鋒面二型的霧天氣生成和消散時間沒有明顯的特點，且長水機場長時間大霧天氣都屬于這兩種起霧形式，預報生成和消散難度比較大。由圖7可見，鋒面霧一型霧的主導能見度在12月-次年1月份的最低主導能見度數(shù)值最小，干季的其它月份最低主導能見度大于等于600米，且呈現(xiàn)最低主導能見度數(shù)值呈現(xiàn)逐年升高的特點。
云貴準靜止鋒隨冷空氣西進影響昆明長水機場形成鋒面霧天氣，其主要是因為低云形成后接地，形成霧天氣。其中鋒面霧一型和鋒面霧二型霧天氣其主導能見度變化與低云云量、低云云底高度密切相關(guān)，且低云變化超前與主導能見度變化1小時左右。由圖8可見，當3-4量低云(天空總云量8份制，滿天云時，總云量為8)的云底高度下降到120米以下，一般主導能見度下降到1000米以下，且呈現(xiàn)主導能見度數(shù)值隨低云云量增多和低云云底高降低而降低，反之亦然的特點。低云的變化可作為主導能見度的臨近預報的參考指標。
鋒面霧三型和輻射霧的霧天氣發(fā)生和消散的時間，一般發(fā)生在早上04：30-06：30時，消散于09：00-11：00時，呈現(xiàn)出發(fā)生越早，消散越晚的特點。
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