洛阳地区一次极端低能见度过程分析
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摘 要
基于中国气象局下发的地面及高空实况资料，对河南东部及洛阳地区一次极端低能见度天气的成因进行诊断分析。结果表明：本次大雾主要是由于辐射冷却和平流辐射雾两个原因，河南东北部持续大雾主要是由于低层稳定的逆温层，且暖中心的覆盖和低层水汽的辐合作用使低能见度天气持续维持和发展，地面的均压场和弱风速，有利于大雾的维持，稳定的大气层结给大雾的输送提供了良好的通道，洛阳地区白天温度高导致地面减压作用，地面产生稳定的东北风，使东部雾区持续推进到洛阳地区，与洛阳特有的地形相结合，形成洛阳地区极端低能见度天气情况。
关键词
逆温层;辐射雾;辐射平流雾
中图分类号： P4 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 93
0 引言
洛阳地形三面环山，东面是平原地带，冬季东北风多发，东北暖湿气流往往夹杂着污染物，到达洛阳地区后，受三面环山的阻挡，无法顺利向四周扩散，容易在洛阳地区堆积。另外，在逆温层的覆盖下，与三面环山共同作用，形成一个稳定的盖子，使雾霾天气进一步加强。洛阳机场承担洛阳地区航班运输任务，同时飞行学院训练任务繁多，机场繁忙，训练飞机机型小，对天气要素的抵抗能力弱，冬季低能见度多发，存在很大的安全风险，所以本文就2019年12月22日的低能见度天气进行简单探讨，以希望提高洛阳地区低能见度天气的保障水平。
1 数据资料
中国气象局下发的地面观测网实况资料和探空实况资料，洛阳气象局多普勒雷达探空资料，洛阳机场地面观测资料，欧中中心数值资料，结合当天的天气背景、物理量场等进行多方面的分析，总结了此次极端低能见度天气的成因。
2 天气实况
2019年12月22日，早上洛阳地区能见度为一公里，中午地面温度最高十二摄氏度，能见度转至三公里以上，能见度较好，洛阳地区以晴天为主。洛阳东北区域为大面积雾霾区，其中郑州、石家庄一线以东地区，有大范围强雾霾区域，能见度最低为50米以下，航班备降及取消四架，训练任务提前收场。至下午六点开始，洛阳地区能见度开始变差，至晚上八点，能见度最低为50米。图1为晚上八点河南区域能见度分布图。此次极端雾霾天气持续时间短，来势迅猛，能见度低，雾霾天气引起洛阳境内多条高速封闭，多架次航班延误或取消，降低空气质量，呼吸系统疾病多发，影响人们身体健康，给人们生活出行带来很大的影响[1]。
3 诊断分析
3.1 高空环流形式
2017年12月22日早八点，500hpa高空图上（图略），亚洲中高纬度为两槽一脊形，河南河北地区为低槽后部，高压脊前部，盛行西北氣流，温度场与高度场基本一致，西北干冷气流具有弱的下沉作用。至晚上二十点，随着低槽东移，洛阳及郑州区域上空环流平直。上午八点，实况探空图（图略），850hpa及925hpa有暖中心覆盖洛阳以东，囊括郑州、商丘、安阳区域，稳定的暖中心的存在，有利于逆温层的维持，大气较长时间处于静力平衡状态，稳定的逆温层使污染物不易扩散。925hpa河南区域盛行西南暖湿气流，暖湿气流的存在，不仅有利于维持逆温层，且带来的水汽，使逆温层更加稳定。晚上八点，925hpa暖中心西移到洛阳上空，且850hpa及925hpa伴随低空环流。
3.2 地面形势场
分析早八点海平面气压场及站点资料，河南区位于均压场，等压线稀疏，冷高压位于山西境内，边界在山西与河北交界处，洛阳地区（红色五角星处）盛行西风，郑州以东区域盛行南风，整体风向根据地形走势，吹向河北境内。在山西河北交界处以东区域，为低能见度区域。至晚上八点，冷空气东移，未从北路影响到石家庄南部以及河南区域，故低能见度天气继续维持。地面气压场呈东北高西南低，洛阳及洛阳东北部盛行东北风，将污染物带至洛阳。大尺度的弱下沉运动使近地面逆温作用更加明显，同时，西南暖湿气流的输送，使逆温层进一步加强，使得河南东部温湿条件得以长时间维持。无明显冷空气的到来，不足以打破逆温层的影响。总体来说，上午的均压场有利于污染物堆积，晚上的气压差有利于污染物输送，给污染物输送提供了动力条件。
3.3 冷却条件
根据地面实况资料显示，郑州以东北区域，与洛阳地区相比，全天温度较低，差值可达十摄氏度以上，洛阳地区晴天少水汽，由于东北部区域温度低，湿度大，不易扩散，全天低能见度天气持续保持。
3.4 水汽条件
近地层洛阳及其西南区域水汽少，以晴天为主，郑州及河南东北部，近地层水汽旺盛，且晚上五点之后，以郑州往东一线，风场呈现出南北辐合状态，水汽聚集状态，非常有利于低能见度天气的产生。
分析近地面的水汽通量散度（图略），郑州及河南东北部区域，近地层水汽通量散度为负值区域，十五点之后呈现加强趋势，说明近地层在持续保持水汽的辐合状态，给雾霾天气提供了持续稳定的水汽条件，从而使得低能见度天气可以维持并加强。此外，上干下湿的水汽条件，有利于大雾的发展和维持，再加上晚上低层水汽的辐合，使大雾持续加强。
3.5 风力条件
适宜的风速对低能见度天气的形成和维持具有较大影响，全天地面处于均压场中，且水汽条件适宜，风速较小，有利于水汽的凝结和聚集，郑州东北部区域持续维持低能见度天气。
中午过后，如图2地面温度分布图，洛阳及西南地区增温迅猛，与郑州以东地区最大温度差可大十二摄氏度，剧烈的增温必然引起气压场的减弱，从而导致气压差的变化，实况显示，洛阳地区白天以VRB风向居多，风速均为两米以下，至晚上六点，平均风速迅速增加到六米每秒，能见度开始降低到五十米。此刻地面温度已经迅速降低到一摄氏度，近地面稳定的逆温层已经形成，逆温层之下，因缺少上下交换，无法打破逆温层，逆温层为污染物的输送提供了稳定的通道[2]，故郑州东北部的雾霾区域持续往洛阳地区推进。结合地形，逆温层与三面山的作用形成暖盖，覆盖在洛阳地区，使污染物进一步聚集，使洛阳地区的能见度远低于周边区域，持续维持低能见度天气。
3.6 探空TLOGP图
郑州以东为大范围污染区域，所以调用郑州晚八点的探空资料，制作tlogp图，如图3，可以看到，郑州区域底层有两层逆温层存在，第二层逆温层高度在1500米，且温度为6℃，此刻对应的郑州和洛阳地面温度在1℃，郑州区域中低层全天风向随高度顺转，有暖平流存在，稳定的逆温层，不仅不利于污染物的扩散，反而为污染物向洛阳地区的输送提供了稳定通道。
受东北风的持续作用，雾霾在洛阳地区聚集一段时间后，逐渐越过洛阳西侧山脉，晚上十一点，能见度回升到一公里以上，洛阳地区极端大雾天气消散，但是由于地面逆温仍然存在，风速减弱，且未有云层覆盖，晴空辐射作用较大，能见度未有明显好转。
4 结论
（1）此次造成河南大部分地区大雾天气的主要原因：河南东北部全天稳定逆温层的存在;底层弱暖平流及暖中心覆盖河南东部大部分区域;湿度分层具有“上干下湿”的配置;地面均压场导致风速条件适宜;河南东部暖湿气流对水汽的输送。
（2）洛阳地区大雾主要是由于低层暖平流及暖中心的存在，逆温条件好，污染物不易扩散;再加上白天持续高温导致地面减压作用，导致晚上东北风较强;并且稳定的大气层结，为污染物输送提供了良好的通道，使东部地区污染物移动至本场，与本场特殊地形结合，导致低能见度天气，能见度远低于周边地区。是一次可预见的以平流输送为主的极端低能见度天气。
参考文献
[1]何诗玥.雾霾对生活的影响与应对措施[J].资源节约与环保，2018，10：122.
[2]张强.地形和逆温层对兰州市污染物输送的影响[J].中国环境科学， 2001，21（3）：230-234.
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