OJNSOpen Journal of Natural Science2330-1724Scientific Research Publishing10.12677/ojns.2024.123072OJNS-87745ojns2024123_202951146.pdf数学与物理 地球与环境 信息通讯 生命科学 化学与材料 2016年11月4日华北地区大范围平流雾过程分析 Analysis of Large-Scale Advection Fog Process in North China on November 4, 2016 陈昭伃21韩羽庭21季成海21程朱文溪31民航华北空管局大兴空管中心，北京中国民用航空局空中交通管理局航空气象中心，北京null090520241203618623© Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 2014This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

本文利用空间分辨率为1˚ × 1˚，时间分辨率为6小时的NCEP资料，对2016年11月04日华北地区发生的一次大范围平流雾过程进行分析。结果表明：1) 此次过程中高空为西北或偏西气流，850 hPa为弱暖区偏西或偏南气流控制，地面形势场较弱；2) 本次大雾过程期间近地面层具有逆温结构；3) 近地面层弱辐合上升运动十分有利于逆温层的维持，为雾的维持提供了良好的辐合机制，使得该地区持续保持在高湿状态，对于大雾长时间维持具有重要作用。 This article analyzes a large-scale advection fog process that occurred in the North China region on November 4, 2016, using NCEP data with a spatial resolution of 1˚ × 1˚ and a temporal resolution of 6 hours. The results indicate that: 1) During this process, the upper atmosphere was dominated by northwest or westward airflow, and 850 hPa was controlled by weak warm zone westward or southward airflow, resulting in a weaker ground situation field; 2) During this heavy fog process, there was an inversion structure in the near surface layer; 3) The weak convergence and upward movement in the near surface layer is very beneficial for maintaining the inversion layer, providing a good convergence mechanism for maintaining fog and keeping the region in a high humidity state, which plays an important role in the long-term maintenance of heavy fog.

平流雾，逆温层, Advection Fog Inversion Layer摘要

本文利用空间分辨率为1˚ × 1˚，时间分辨率为6小时的NCEP资料，对2016年11月04日华北地区发生的一次大范围平流雾过程进行分析。结果表明：1) 此次过程中高空为西北或偏西气流，850 hPa为弱暖区偏西或偏南气流控制，地面形势场较弱；2) 本次大雾过程期间近地面层具有逆温结构；3) 近地面层弱辐合上升运动十分有利于逆温层的维持，为雾的维持提供了良好的辐合机制，使得该地区持续保持在高湿状态，对于大雾长时间维持具有重要作用。

关键词

平流雾，逆温层

Analysis of Large-Scale Advection Fog Process in North China on November 4, 2016<sup> </sup>

Zhaoyu Chen1, Yuting Han1, Chenghai Ji1, Zhuwenxi Cheng2

1Meteorological Observatory of Daxing Air Traffic Control Center, North China Air Traffic Control Bureau of CAAC, Beijing

2Aviation Meteorological Center, The Air Traffic Management Bureau of the Civil Aviation Administration of China, Beijing

Received: Dec. 22nd, 2023; accepted: May. 23rd, 2024; published: May. 30th, 2024

ABSTRACT

This article analyzes a large-scale advection fog process that occurred in the North China region on November 4, 2016, using NCEP data with a spatial resolution of 1˚ × 1˚ and a temporal resolution of 6 hours. The results indicate that: 1) During this process, the upper atmosphere was dominated by northwest or westward airflow, and 850 hPa was controlled by weak warm zone westward or southward airflow, resulting in a weaker ground situation field; 2) During this heavy fog process, there was an inversion structure in the near surface layer; 3) The weak convergence and upward movement in the near surface layer is very beneficial for maintaining the inversion layer, providing a good convergence mechanism for maintaining fog and keeping the region in a high humidity state, which plays an important role in the long-term maintenance of heavy fog.

Keywords:Advection Fog, Inversion Layer

Copyright © 2024 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 引言

平流雾主要是暖湿空气水平流经寒冷的地表陆地或海面时，因暖湿空气受冷的地表影响，底层空气迅速降温，上层空气因离地表远降温少，这样就形成了平流逆温 [1] 。在逆温层以下，空气冷却达到饱和，水汽凝结形成雾。平流雾的形成条件有三点：(1) 平流条件：适当的风向和风速。太大易使逆温层离开地面而形成在某一高度上，形成低云而不是雾；(2) 冷却条件：暖湿空气与地表之间有较大的温差 [2] 。流来的空气与下垫面的温度差异较大，低层空气冷却的愈厉害；(3) 层结和湿度条件：暖湿平流、近地面层的气层(地面到850 HPA)呈逆温或等温分布、近地面层(地面到850 HPA)比湿随高度增加 [3] 。

平流雾的特点有：日变化不明显，一天之中任何时候都可出现，条件具备则终日不消；来去突然，生成迅速；多出现在冬季；雾区较厚和较大 [4] ；平流雾多出现在阴天，并常伴有稳定性的低云(多与雾相连)和毛毛雨；平流雾多出现在沿海，或海上(海雾)，我国沿海地区出现的平流雾，主要是登陆的海雾(应属于平移雾的性质)或平流辐射雾 [5] 。

北京地区持续性大雾天气近几年呈显著增加趋势，但由于缺乏高时间分辨率的雾微物理和大气廓线数据，限制了对大雾垂直结构和物理成因的深入了解。

2. 研究资料

本文选取美国环境预报中心(NCEP)空间分辨率为1˚ × 1˚，时间分辨率为6小时的FNL资料代替当日的天气实况资料进行分析处理。

3. 天气形势分析

由图1可知，4日白天500~700 hPa高空均为西北偏西气流，高空风较弱，温度平流不明显；夜间500 hPa有冷平流，但700 hPa温度平流不明显。中层700 hPa有浅槽过境，850 hPa白天为偏西气流控制，夜间冷平流不明显。低层弱暖区控制，使得夜间地面的长波辐射增强，有利于地面冷却降温。

4. 成因分析4.1. 水汽条件分析

由图2可见，4日上午和夜间华北地区中东部的相对湿度大部分达到70%以上，这说明华北地区

图1. 11月4日08时和20时500 hPa、700 hPa、850 hPa风场和温度场(单位：m/s; ℃)

中东部的近地层水汽条件十分充足。配合地面风场可以看到，4日白天至前半夜华北大部位于低压前部的弱辐合区内，这种辐合有利于近地面水汽的汇合，使空气更容易达到饱和，地面以偏南气流为主，有利于将南部大湿区的暖湿空气输送到华北地区。4日后半夜至5日凌晨，华北东部、南部地区近地层的相对湿度大于80%的区域增大，地面形势转变为低压后部，华北中部地区以西北气流为主，东部为偏南气流，有弱辐合存在，而此时正是地面辐射降温最强的时候，因此，该时段形成的雾浓度较高，能见度最差。

图2. 11月4日08时、20时、05日02时2M高度层温度和相对湿度分布图(单位：℃; %)

4.3. 垂直运动特征分析

由图3、图4水汽通量散度图可知，4日20时华北地区近地面存在大范围的水汽辐合区，其范围与低能见度范围相吻合。从水汽通量散度的垂直剖面图可以看出，华北东部地区不仅是在近地面存在水汽的辐合区，中低层500~850 hPa也存在水汽的辐合，因此，低层大气适当的辐合上升运动有利于雾的形成和维持。

图3. 11月4日20时风温场沿40˚N的垂直剖面图和首都机场T-LogP探空曲线图(单位：m/s; ℃)

图4. 11月4日20时1000 hPa水汽通量散度场和水汽通量散度沿40˚N垂直剖面图(单位：s−1)

5. 结论

本文针对2016年11月4日华北地区发生的一次大范围平流雾过程，综合分析表明：

1) 平流雾过程的基本形势：500~700 hPa为西北或偏西气流，不存在明显的风速或风向的辐合，850 hPa为弱暖区偏西或偏南气流控制，而地面近地面层气压场较弱，存在的弱的辐合区，为大雾过程提供良好的水汽和弱风条件。

2) 本次大雾过程期间近地面层具有逆温结构，逆温层有利于低空水汽聚集并在逆温层内充分混合而不会垂直扩散。

3) 近地面层弱辐合上升运动有利于逆温层的维持，为大雾提供了良好的辐合机制，使得该地区持续保持在高湿状态，对于大雾长时间维持具有重要作用。

文章引用

陈昭伃,韩羽庭,季成海,程朱文溪. 2016年11月4日华北地区大范围平流雾过程分析Analysis of Large-Scale Advection Fog Process in North China on November 4, 2016[J]. 自然科学, 2024, 12(03): 618-623. https://doi.org/10.12677/ojns.2024.123072

参考文献References郭丽君, 郭学良. 北京2009-2013年期间持续性大雾的类型、垂直结构及物理成因[J]. 大气科学, 2016, 40(2): 296-310.吴洪, 柳崇健, 邵洁, 王晓明. 北京地区大雾形成的分析和预报[J]. 应用气象学报, 2000, 11(1): 123-127.刘熙明, 胡非, 邹海波, 曹晓彦, 窦军霞. 北京地区一次典型大雾天气过程的边界层特征分析[J]. 高原气象, 2010, 29(5): 1174-1182.尹晓惠, 时少英，邓长菊. 北京一次大雾天气成因分析及模式预报性能检验[J]. 安徽农业科学, 2015, 43(1): 149-152.李根, 吴福浪. 济南机场一次持续性大雾天气过程边界层特征及诊断分析[J]. 中国民航飞行学院学报, 2022, 33(3): 35-38.