2019年1月12日—14日雄安新区大雾过程分析

2022-10-01王鹤婷刘小雪

农业灾害研究 2022年8期

王鹤婷，刘小雪，周涛

河北省廊坊市气象局，河北廊坊 065600

大雾天气过程是我国主要灾害性天气之一，目前，针对大雾天气，许多学者开展了深入研究与分析。郭立平等[1]利用2009—2018年廊坊市雾、霾、浅层地温、风向、风速、相对湿度等观测资料，对廊坊市雾、霾日的浅层地温特征和地震活动的影响进行了分析；常适等[2]对2020年保定一次大雾天气发生机理进行了分析。雄安新区地处北京、天津、保定腹地，地理坐标北纬38°43′～39°10′，东经115°38′～116°20′，面积约1 770 km2，地势由西北向东南逐渐降低，位于太行山东麓冲积平原，内含由140多个大小不等的湖泊组成的白洋淀，特殊的地理地貌导致其秋冬季节大雾天气频发，给新区建设带来许多不便，而雄安新区成立伊始，目前针对其大雾特征的研究仍较为匮乏，因此必须加强对其大雾天气特征的分析和研究。

针对2019年1月12—14日雄安新区出现的一次持续性大雾天气过程，从环流形势、物理量要素特征和可预报性等方面进行具体分析，探讨了本次过程中大雾天气的持续原因，为雄安新区大雾天气的预报服务提供参考。

1 过程概况

2019年1月12—14日太行山山前城市群连续3 d受大雾天气影响，大雾范围广、强度大、影响严重，雄县、容城和安新均出现浓雾，最小能见度仅为51 m。此次大雾天气可分为2个阶段，其中12日清晨至13日清晨，能见度变化较小，一直低于2 000 m，13日14:00左右能见度明显好转，能见度最高达3 500 m以上。14日凌晨雄县能见度再次降低，最低至62 m，容城和安新以轻雾为主[3]。

2 环流形势

分析本次大雾过程的环流背景，11日20:00 500 hPa高空脊前西北气流。随着高空槽的东移南下，12日08:00新区已处于槽前偏南气流前沿，为大雾天气的维持和加强提供了足够的水汽条件和稳定的形势场。13日20:00 500 hPa华北地区转受高压脊控制，稳定形势维持，有利于发展成为大范围的辐射雾。同时，锋区离北雄安也越来越近了，大雾消散的时间也在靠近。从850 hPa来看，11日20:00—13日20:00 850 hPa雄安地区转受弱暖脊控制，有利于发展成为大范围的辐射雾。14日850 hPa弱的暖性结构被破坏，大雾过程结束。

在此次大雾形成之前，雄安新区已经持续处于地面弱气压场中，大气的上升或下沉运动都不强，因而连续多天在傍晚前后出现了不同程度的低能见度现象。11日20:00高压脊线前部，等压线稀疏。12日08:00弱冷锋前部，冷空气较弱，偏南的风场有利于水汽的聚集。13日20:00冷空气向南移动，新区地面位于弱高压中。14日14:00较强冷空气东移南下影响新区，大雾过程结束。

3 成因分析

3.1 温湿条件

雾的发生需要一定的水汽条件，尤其是近地面附近的水汽要十分充足。12日20:00，雾区地面温度露点差基本在0～2℃以内，850 hPa比湿为4 g/kg，表示低层存在明显饱和状态的湿层，但中高层存在一定程度的干空气活动，这很好地反映出了此次雾过程上干下湿的高低空配置。至13日20:00，温度露点差低值范围明显缩小，850 hPa维持干空气条件，说明低层湿度条件进一步增加，上干下湿结构更为明显。对流层中层相对较干，有利于夜间辐射降温，低层空气容易达到饱和，若湿层均为湿层，反而不利于雾的维持和发生[4]。

选取容城站统计此次过程中温度露点差、相对湿度和能见度随时间变化的曲线，以及河北能见度和地面相对湿度分布变化对比情况，可以很清楚地看到，相对湿度增大、温度露点差减小时，能见度也随之降低，反之则能见度增加。由此可见，低层水汽条件对大雾天气的重要作用。

3.2 动力条件

3.2.1 风风速对雾的形成和维持有一定影响。12日和13日夜间，河北地区风速基本在1～2 m/s之间，风速较小，大气水平扩散能力差，同时并非静风，微风使得有适当强度的冷暖空气交换，既能使冷却作用伸展到一定高度，又不影响下层空气的充分冷却，最有利于辐射雾的形成（图1）。

图1 大雾过程期间河北地区地面风速情况图

3.2.2 垂直风速此次大雾天气过程中，其他动力条件十分显著，尤其在垂直速度的分布和演变上表现得非常明显。在近地面层上升运动强度很弱，而低层大气则存在下沉运动，这是大雾天气发展维持的重要动力因子。

3.3 大气稳定性条件

11日20:00，地面湿度较小，中层湿度较大，探空图呈漏斗状（图2），12日08:00中层变干，中高层干，地面湿度大，逆温层存在明显的辐射逆温，逆温层厚度小、高度低，近于地面。同时，中低层风速小，中高层基本以西北风气流为主，垂直风切变弱，空气对流交换弱，同时对流物理量参数CAPE值、K指数等也表明没有对流不稳定能量，大气层结稳定性好，这些都是雾发生的有利条件。14日20:00，逆温层被破坏，中层湿度增大，地面湿度降低，大雾过程结束。

图2 11—14日20:00的探空资料

4 本次过程可预报性分析

首先，从上文中环流形势可以得出预报结论：12日和13日夜间，河北为晴空或少云。从EC细网格11日08:00起报的温度和湿度的变化曲线，12、13和14日的预报最低温度明显小于前一天14:00的露点温度，湿度条件满足大雾的基本条件。从EC细网格的10 m风预报来看，12、13、14日清晨地面风速较小，且有辐合线，雾的可预报性较强。14日的风速增大，15日02:00的风速达到8 m/s，大雾过程结束。

从环境平台的气象扩散综合预报来看，12、13、14日清晨地面风速较小，且均为弱的偏南风，有利于水汽的输送，从而形成雾。从混合层高度的预报来看，12—14日混合层顶较低，有利于雾的形成。相对湿度预报值低于实况值。静稳指数12—14日均较高，是形成大雾的有利条件[5-7]。

EC预报12、13、14日的混合层高度较低，有利于大雾的生成，与实况混合层高度516.8、372.2、705.2 m相一致（图3～图5）。