双流机场一次低能见度事件的气象学分析
李婵
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李婵,. 双流机场一次低能见度事件的气象学分析[J]. 气候变化研究,2021.9. DOI:10.12721/ccn.2021.157083.
摘要:
大雾是比较常见的灾害性天气之一,尤其在交通运输方面影响较大,经常引发严重交通事故。随着民航事业的高速发展,气象预报显得越来越重要。本文通过利用温江站点的数据,分析了一次双流机场的低能见度事件,主要采用的方法是对成都在一次大雾发生前的环流形势、气象要素、物理量场以及层结条件做一些分析。本文通过对这次大雾的分析,对大雾预报能力有进一步的提高。
关键词: 低能见度;成都;辐射雾;环流形势
DOI:10.12721/ccn.2021.157083
基金资助:

引言

本文分析的是一次双流机场低能见度事件,在航空上使用的能见度包括地面能见度、空中能见度、以及跑道视程。在本文中分析使用的能见度为地面能见度,又叫气象能见度。由于四川盆地的特殊地形,双流机场冬半年多辐射雾,本论文中双流机场一次低能见度事件也是辐射雾。在航空事业的高速发展的今天,航空气象预报越来越重要,预报的准确度要求越来越高,本文分析一次低能见度事件也是为了对大雾成因有更进一步的了解,从中取得一些预报的经验。

1   资料概况与四川地理概况

1.1 资料概况

分析的数据资料来源于学校实习台,由于缺少双流站点的数据,所以选择的是温江站点的数据。

1.2 地理概况

成都双流国际机场位于四川省成都市双流县北部,川西平原的中部,距离成都市中心16km。四川境内江河密布,这使得四川盆地湿度更大,除此之外四川盆地还会截留南海、孟加拉湾北上的大量水汽;下半年降水大于冬半年,夏末秋初夜间多雷暴,秋季多阴雨天气,多低云,冬半年多辐射雾(地面因为辐射降温,空气接触冷却的地面和空气自身辐射冷却导致在盆地积累的大量水汽达到饱和从而凝结小液滴形成雾,在加上成都地区的昼夜温差大,为辐射雾的形成创造了有利条件)。

2  天气形势概况及能见度日变化特征

2.1 天气形势

本次论文利用2015年1月1日——15日的温江气象站数据来分析成都一次范围较大的大雾事件。大雾发生在12日当天06:00左右,当时跑道能见度约为200m,到08:00左右,跑道能见度降到50m,此时已低于飞机正常起飞的最低能见度,机场全面停航关闭。到09:18分左右,大雾开始散去,能见度渐渐好转起来,机场的西跑道开始运行,由于大雾并未完全散去,所以东跑道还处于关闭之中。早上10:00,大雾基本散去东跑道也达到了放行标准,双流机场的运行全面恢复。但航班的积压还未全部处理,到晚上22:00,航班才逐渐恢复正常。此次大雾事件从06:00——10:00,机场停航关闭了1个多小时,造成了上百架飞行的延误,上万名旅客出行受阻,可见,大雾对民航的影响之大。

2.2 能见度日变化特征

下图是1月9日02时——13日23时能见度随时间变化曲线。可以看出除了11日凌晨没有低于600m以外,其余日期均达到了对飞行有直接影响的浓雾水平,整个曲线图呈现为增—减—增—减的变化趋势。

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图1 2015年1月9日——13日能见度随时间变化曲线

3环流形势分析

3.1 500hPa环流形势分析

500hPa上,10日08时,乌拉尔山脉的低涡中心稳定存在,之前位于新西伯利亚的脊已东移至贝湖且在贝湖发展加深为一高脊。12日20时,位于西安的槽加深,成都受偏北风影响,冷空气继续影响成都。13日——15日成都稳定受西北气流影响,间或受平直西风影响,整个大雾过程500hPa环流形势较稳定。

3.2 700hPa环流形势分析

700hPa上,10日08时拉萨地区形成以高压中心,孟加拉湾至云南有一槽,成都地区位于槽前,盆地形成一反气旋,成都位于反气旋后部受受气旋后部上升气流区的影响,偏南风。12日20时,拉萨的高压中心消失,孟加拉湾和海口各有一低槽,甘肃地区有一浅槽,成都位于槽前受西南风影响,风力较大。13日——15日,成都700hPa基本一直在受西南风的影响。

3.3 850hPa环流形势分析

850hPa上,10日08时,850hPa层上0度等温线经过成都,与昨日相比,成都平原整体温度下降了些。之前东南部的高压范围继续缩小,且有东移的趋势,成都现已处于高压后部,受高压后部上升气流影响,成都为偏南风。12日20时,高压已经完全移除成都平原,成都受偏西南风的影响,在内能古地区有一低压中心产生。

3.4 地面环流形势分析

2015年10日02时,从蒙古南下的高压已经消失,蒙古另一个高压仍然稳定存在,11时成都平原形成一个高压中心,辐散下沉,天气晴好,14时高压中心扩大至贵州。11日02时,南昌有一高压产生,14时四川的西南部形成一个高压中心,成都位于其背部,20时消失,23时,四川的西南部又有一高压中心产生,此时,夜间天空晴朗,十分利于辐射雾的产生,除此之外,根据地面填图数据显示,温度露点差是1摄氏度,所以非常利于雾产生。

4  层结条件

7.1 层结稳定度

在前面物理量场的分析中,我们已经分析了一些物理量对大气稳定度的影响,这里本文将继三个物理参数来分析层结稳定度。K指数与SI指数通常在分析暴雨中用到,但在分析能见度条件的时候,我们也可以用K指数与SI指数来分析层结的稳定度,K指数越小层结越稳定,沙氏指数正值越大,层结越稳定。通过下表我们可以发现,从1月9日08时——1月13日时,9日与10日K指数都较小,10日20时甚至达到-10,9日沙氏指数是这几天最大的,其次是10日,除此之外,9日与10日的500hp与850hPa假相当位温差也是较大的负值,但从11日开始,K指数明显开始增大,到12日08时,K指数达到这几天的最大值12,沙氏指数也是从11日开始降低,12日达到最低12日晚上有开始回升。12日500hp与850hPa假相当位温差也是这几天中较大的,种种结果表明,从11日晚上开始,成都地区有一些不稳定能量在增加,大雾发生当天08时不稳定能量达到五天中的最大,当然虽然有不稳定能量的增加但气层仍然是稳定的。不稳定能量的增加使上下层水汽能量交换,雾层向上发展,说明08时开始雾达到成熟阶段,这与之前分析的散度场的结论相吻合。

 7.2 逆温层

12日08时出现了一个接地逆温,可以判断此次发生的大雾事件为辐射雾,地面与925hPa之间有一个浅的逆温层。除此之外从,层结曲线与状态曲线形态特征可以看出,由于此次逆温厚度不大,从地面向上不超过20m,逆温下限与下垫面接触,湿度较大,逆温层顶阻止水汽向上输送,利于水汽在近低层汇合,因此有利于雾的产生。至此,本次分析的12日双流机场的大雾事件已经结束。

结    论

本文利用温江气象站2015年1月的数据通过分析环流形势,气象要素,物理量场,以及层结条件得到以下结论:(1)大雾发生前,高空为较强的西北气流,且环流形势稳定少动。中低层有反气旋性流场,辐散下沉,且低层有西南暖湿气流向盆地输送,低层湿度较大,高低空环流形势互相配合,利于大雾的产生。

(2)气温与能见度呈现良好的正相关性,气压与能见度呈现负相关性,低层相对湿度与能见度也呈现负相关性,且相关性的大小为相对湿度>气温>气压。除此之外,温度露点差越小越有利于雾的产生。在相对湿度足够的情况下,略有降温就会形成雾。四川盆地由于特殊地形,阻挡了来自四面的风,所以风力常常很小,这也有利于辐射雾的产生。

(3)关于物理量场的分析,散度场的分析指示出在大雾发生前一天低层有下沉气流,随着时间推移,850hPa的下沉气流转为上升气流,与700hPa的下沉气流汇合,说明此次大雾事件低层有不稳定能量的增加,这分析与K指数、沙氏指数以及500hPa与850hPa假相当位温差得出的结论一致。虽然K指数与沙氏指数常常适用于分析暴雨事件,但它对层结稳定度有一定指示作用,本次大雾发生时分析三个指数均能得出气层是稳定的,但与前后几天的指数相比,三个指数的值(12日08时K指数最大、沙氏指数最小、500hPa与850hPa假相当位温差较小)又指出当天与其余时间相比又不稳定能量的增加,此次大雾发生时,低层的上升气流使雾层向上发展,使大雾继续发展到成熟阶段。

(4)通过对相对湿度的分析得出,大雾发生前850hPa、925hPa均>90%,高层相对湿度较低,整个气层呈现上干下湿的状态。从温度平流的分析可以看出,大雾发生前一晚,有冷平流侵入成都,使低层温度降低,当温度降低到露点时就会凝结成小液滴或小冰晶形成雾,而大雾发生当天08时,低层有弱暖平流侵入,利于贴地逆温层的建立,逆温层建立后,水汽不能向上输送,当水汽集中在近地层,而温度又降到足够低,那么就会形成。

(5)利用TlnP图分析逆温层,可以得出此次大雾事件为辐射雾,逆温层厚度不大,但一旦有逆温层形成,水汽不能向上输送,利于雾的产生。

参考文献

[1] 沈宏斌,宋静.成都双流机场能见度气候特征及气象相关性分析[J].成都信息工程大学学报,2013,28(06):672-676.

[2] 赵清越,刘小渝,李昕翼.成都市民航气象行业标准下的低能见度时空分布特征研究[J].2014,34(1):57-61.

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