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        周寧縣大霧特征及預(yù)報技術(shù)研究

        2022-08-29 03:29:30楊荔珊楊明燦黃德華
        農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2022年6期
        關(guān)鍵詞:平流霧周寧縣系統(tǒng)配置

        楊荔珊,楊明燦,黃德華

        1.柘榮縣氣象局,福建柘榮 355300;2.莆田市氣象局,福建莆田 351100

        1 概述

        霧是引起低能見度的主要天氣現(xiàn)象。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和現(xiàn)代交通的日益普及,霧引起的交通事故更加頻繁和嚴重,社會對霧天氣的預(yù)報需求也隨之越來越高,如何提高霧的預(yù)報技術(shù)水平是確保交通安全的重要措施。然而,在各種天氣狀況的預(yù)報中,霧的預(yù)報難度依舊很大,霧的準確預(yù)報仍屬世界性難題。

        近年來,許多學(xué)者就大霧特征及預(yù)報技術(shù)做了大量研究,取得了許多有價值的成果。例如,王露等[1]使用國家地面氣象觀測站的大霧觀測資料,從年際到月際、日際分別給出了大霧發(fā)生的頻次分布規(guī)律,并統(tǒng)計出大霧發(fā)生時及之前各氣象要素場的特征,結(jié)合天氣形勢建立大霧的綜合預(yù)報指標;唐秋艷等[2]利用遼寧省本溪市大霧實況資料及地面和高空常規(guī)觀測資料,分析了本溪市大霧的時空分布特征及其與氣象要素場的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)本溪地區(qū)大霧的基本變化規(guī)律;周山華等[3]利用地面氣象觀測資料對修水縣大霧時間變化特征及其出現(xiàn)時的主要預(yù)報指標進行了統(tǒng)計分析,同時利用ECMWF預(yù)報資料對大霧預(yù)報指標進行了誤差分析。

        福建省周寧縣地處閩東北,境內(nèi)多山谷、盆地,總體地形呈西高東低走勢,為福建省海拔最高霧日出現(xiàn)次數(shù)最多的縣城。霧對喜歡漫射光、濕潤天氣作物的生長和品質(zhì)的提高有利,如周寧縣高山茶葉、本地生長的野生蘭科等植物很大程度上得益于山高霧多的獨特環(huán)境;但因霧日能見度差,也給橫貫周寧縣的寧武高速公路交通帶來極大的安全隱患。通過分析1985—2017年的氣象資料,對周寧縣大霧天氣氣候特征、形成規(guī)律及相關(guān)氣象要素值的關(guān)聯(lián)性進行了分析和研究,提升大霧預(yù)報時效性、準確率,為周寧縣道路交通安全建設(shè),方便人們出行,提供有力的科學(xué)依據(jù)。

        2 資料與方法

        利用周寧縣國家一般氣象站1985—2017年大霧天氣的實況氣象要素觀測數(shù)據(jù)和2004—2017年地面、高空常規(guī)觀測資料,通過對上述資料的研究計算,統(tǒng)計分析周寧縣大霧全年的變化特征,同時分析氣象要素場的特征,研究地面、高空天氣形勢等資料形成概念模型,再通過研究、歸納總結(jié)出形成大霧預(yù)報及消散的一些預(yù)判指標,為今后周寧縣本地霧的預(yù)報提供一定的參考。

        3 霧日的時間分布特征

        周寧縣四季劃分如下:春季為3—6月、夏季為7—9月、秋季為10—11月、冬季為12月—翌年2月。

        統(tǒng)計周寧縣國家一般氣象站1985—2017年大霧觀測數(shù)據(jù)資料,冬春季是多霧的季節(jié),冬季霧日占全年的37.7%,春季占全年的47.3%,這2個季節(jié)霧日合計占全年霧日的85%(表1)。

        表1 1985—2017年周寧縣各季節(jié)累積大霧天數(shù)及占比

        周寧縣霧日的月變化整體呈單峰型變化,其中3月出現(xiàn)霧日的次數(shù)最多,月均14 d;7月霧日出現(xiàn)的最少,月均僅為1.3 d,相差近10倍。3月為福建省的春雨季,冷暖交匯,雨中雨后易出現(xiàn)霧;7月為福建省的炎熱夏季,副熱帶高壓北移并控制福建,其下沉氣流不利于局地霧的形成(圖1)。

        統(tǒng)計分析2004—2017年周寧縣站地面觀測數(shù)據(jù)及地面、高空常規(guī)資料,有霧日數(shù)共900 d,其中平流霧(含雨霧)840 d,約占93.3%;輻射霧60 d,約占6.7%(表2)。由此可見,周寧縣霧主要以平流霧為主,輻射霧雖少,但一年四季均有出現(xiàn)。

        表2 2004—2017年周寧縣各季節(jié)平流霧和輻射霧出現(xiàn)累積天數(shù)

        冬、春兩季,周寧縣多冷空氣影響,在鋒面附近經(jīng)常出現(xiàn)鋒面霧。如果冷空氣南下到福建省北部時受武夷山脈的阻擋,常常形成靜止鋒維持數(shù)日,就會出現(xiàn)長時間的霧,此期間霧的特點是濃重且影響時間長、日變化小。

        由于周寧縣地處高海拔山區(qū),多盆地和山谷,有利于水汽的積累及局地逆溫層的形成,夜間輻射降溫明顯、晝夜溫差大,如果地面濕度大,易形成輻射霧。輻射霧一年四季都有,但以秋冬季居多。夏季也時有出現(xiàn),夏季輻射霧主要出現(xiàn)在凌晨,太陽出來后快速消散,具有明顯的日變化特點。

        4 形成霧的主要天氣系統(tǒng)

        4.1 平流霧

        4.1.1 冷切型統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),全年大部分霧發(fā)生在冬春的季節(jié)里,約占全年霧日的85%,形成平流霧的天氣系統(tǒng)主要是地面鋒面型:典型的系統(tǒng)配置是高空500 hPa有槽或低渦發(fā)展東移,中層850 hPa和700 hPa有切變南壓,地面有鋒面過境或維持,這樣在冷空氣作用下,地面迅速降溫,使低層水汽達到飽和狀態(tài),從而產(chǎn)生霧。選取典型的系統(tǒng)配置,如2017年1月12日08:00高空形勢圖和海平面氣壓(圖2)。

        圖2 2017年1月12日08:00高空形勢圖和海平面氣壓

        4.1.2 倒槽型地面冷高入海,周寧縣處入海高壓后部偏東氣流影響,濕度明顯增大,低層倒槽發(fā)展,高空盛行西南或偏南風(fēng),暖濕空氣流過降溫的地面形成霧[4]。選取典型的系統(tǒng)配置,如2016年4月22日08:00高空形勢圖和海平面氣壓(圖3)。

        圖3 2016年4月22日08:00高空形勢圖和海平面氣壓

        4.2 輻射霧

        4.2.1 冷高型前期龐大的高壓控制福建,中高低三層盛行西北到東北風(fēng),天氣晴朗,空氣干燥,地面持續(xù)降溫;后期高壓入海,低層轉(zhuǎn)為偏東氣流,水汽含量多,在強烈降溫下達到飽和狀態(tài)形成霧。選取典型的系統(tǒng)配置,如2017年1月3日08:00高空形勢圖和海平面氣壓(圖4)。

        圖4 2017年1月3日08:00高空形勢圖和海平面氣壓

        4.2.2 副高型夏季強大西太平洋副熱帶高壓控制福建省,天氣晴朗,凌晨地面降溫到一定程度,如果遇地面水汽豐富,就會達到飽和形成霧,早晨太陽使地面迅速增溫,水汽蒸發(fā)后迅速消散。選取典型的系統(tǒng)配置,如2016年7月27日08時高空形勢圖(圖5)。

        圖5 2016年7月27日08:00高空形勢圖

        5 結(jié)論

        (1)周寧縣冬季和春季霧日最多,2個季節(jié)霧日合計占全年霧日的85%。月霧日的變化整體呈單峰型變化,其中3月出現(xiàn)霧日的次數(shù)最多,7月霧日出現(xiàn)的最少。

        (2)周寧縣霧中以平流霧(含雨霧)為主,其出現(xiàn)天數(shù)約占總天數(shù)的93.3%,輻射霧僅占6.7%,輻射霧雖少,但一年四季均有出現(xiàn)。

        (3)產(chǎn)生霧的基本氣象要素條件包括充足的水汽、地面得到充足的降溫、有冷暖空氣的交匯(包括微風(fēng)作用),而周寧縣本地能滿足以上條件的天氣系統(tǒng)主要有冷鋒過境或靜止鋒維持、冷空氣影響過后有地面倒槽發(fā)展、冷高壓入海后受偏東氣流影響。

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