双流机场辐射雾背景场特征及其典型个例分析

袁 艺，赵瑞达，邹永成

（民航西南空管局，四川 成都 610202）

1 引言

大雾是秋冬季影响民航机场航班正常起降的重要天气之一[1]，在适宜的条件下，大雾能使主导能见度[2]迅速下降，低于航空器最低起降标准，造成航班大面积延误，对正在起降的航空器可造成复飞、返航、备降甚至事故，极大地影响民航秋冬运行效率，因此，民航气象部门对大雾天气的研究尤为重要。目前，已经有许多学者针对中国大雾天气的气候特征、形成机制以及维持机制进行了研究并取得了一定成果[3-5]，为低能见度天气预测预警业务打下了良好的基础。成都双流国际机场位于 N30°34.7´，E103°56.8´，地处四川盆地西部水网地带，累年年平均能见度为5 821 m，能见度有明显的季节变化特征[4]，在秋冬季最易产生辐射雾天气。针对双流机场大雾天气的研究多是个例分析研究[5-6]，对辐射雾背景场分析缺少总结，不利于指导双流机场的低能见度预测预警业务，因此本文利用双流机场2012—2020 年期间出现的83 次辐射雾天气过程进行了环流分型，并就不同类型辐射雾进行了典型个例分析研究，该研究结果将可以为双流机场低能见度天气预报预警业务提供参考。

2 数据介绍

本文数据采用双流机场02 左跑道（即R02L，为双流机场的观测基准点）自动观测站的气温、相对湿度、风向风速、修正海平面气压、跑道视程（RVR）等常规数据；主导能见度采用双流机场例行观测报文中的人工观测数据。高空风场、云分量等参量采用的是空间分辨率为0.25°×0.25°的ERA5 再分析资料，该数据是第五代ECMWF 大气再分析全球气候数据，可提供每小时大气、陆地和海洋气候变量的估计值。

3 辐射雾背景场特征及其典型个例分析

本文根据2012—2020 年期间双流机场出现的83 次辐射雾低能见度天气过程进行环流分型，总结得到双流机场辐射雾的主要环流分型为高压型、偏西波动型、弱环流场型。2012—2020 年期间，双流机场出现高压型辐射雾次数最多，有58 次，占全部出现次数69.88%；弱环流场型次之，出现17次，占20.48%；偏西波动型最少，出现8 次，占9.64%。以下将依次对上述3 种类型进行分析并给出典型个例。

3.1 高压型

该型环流特点为500 hPa 高空槽东移过境后，青藏高原北部、青海及四川西北部地区转为槽后西北气流控制，或青藏高原、青海及四川西北部为高压环流东移南压，本场为高压前部的偏西北气流影响；700 hPa 青海及四川西北部有小高压东移南下，本场为高压前部的西北气流影响或切变后部的偏北气流，850 hPa 盆地为小高压环流或者切变后部的偏东北气流形势。地面图上青藏高原东部及川西高原有24 正变压，本场处在高压环流或均压场，少数为弱的气压梯度场内。

以2017-11-01 大雾天气过程为例。2017-11-01T08：30双流机场出现大雾天气，图1 为此次大雾天气过程主导能见度及跑道视程的变化情况。从图中可以看到此次大雾天气在10-30 基础能见度较差，均在4 000 m 以下。大雾过程中最低主导能见度为150 m，出现在11-01T09：00，主导能见度在10：30 恢复至1 000 m 以上，大雾持续时间较短（2 h 左右）。RVR 下降时间略早，在07：30 开始出现波动，最低175 m，出现在08：00。

图2 为2017-11-01T08：00 各高度风场及云分量的实况图。10-30T20：00 成都地区位于高空槽前西南气流，云贵地区以及重庆地区高空风速较大，至11-01T08：00 时高空槽已东移过本场，本场转为槽后西北气流；700 hPa 本场位于切变后部，受偏北气流控制；850 hPa 为辐合后部东北气流。双流机场各个高度层的云分量都较小，仅在高原一带云量较多，本场处于碧空状态。从环流形势场上来看，此次天气过程是一次明显的高压型大雾天气过程。

图1 主导能见度及跑道视程变化情况

图2 2017-11-01T08：00 各高度风场及云分量实况图（ 为双流机场所在位置）

图3 为双流机场2017-10-31T20：00—11-01T14：00 的风和云分量时间-高度剖面图，从图中可以看到在夜间02：00 云层厚度开始减小，至07：00 转为碧空状态，与此次大雾天气过程开始时间基本一致。

图3 2017-10-31T20：00—11-01T14：00 双流机场风和云分量时间-高度剖面图

图4 为双流机场自动观测的温度及露点温度变化图。由于降水原因，前一日午后温度与露点温度就已经比较接近，湿度维持在95%以上，且温度变率较小，气温变化不明显，在大雾过程前以及过程中气温维持在13～14 ℃，湿度始终保持在高湿度，08：00 左右温度开始波动上升，11：30 左右湿度明显降低，空气变为不饱和。

图4 双流机场自动观测温度及露点温度变化图

图5 为双流机场自动观测修正海平面气压、风速时序图，从图5 可以看出，大雾过程前后以及过程中气压变率均较小，在1 021～1 023 hPa 之间变化，不利于风速变化。从风速的变化来看，大雾过程前一天午后至大雾过程结束期间，风速均较小，基本小于2 m/s。以上条件均有利于辐射雾的形成。

图5 双流机场自动观测修正海平面气压、风速时序图

3.2 偏西波动型

该型环流特点为500 hPa 偏西伴弱波动气流影响，本场的上游区域为青藏高原，无水汽源地，以干空气为主；700 hPa 青海及四川西北部有小高压东移南下，本场为高压前部的西北气流影响或切变后部的偏北气流；850 hPa 盆地为小高压环流或者切变后部的偏东北气流形势；地面图中青藏高原东部及川西高原有24 正变压，地面本场处在高压环流或均压场，少数为弱的气压梯度场内。

以2016-11-11 大雾天气为例。11-11T01：14 双流机场本场开始出现大雾天气。图6 为主导能见度及跑道视程变化情况图，由图可得此次大雾天气过程前，基础能见度较好，11-10 午后最高能见度6 000 m，22：00 能见度开始下降，最低能见度200 m，出现在04：00—04：30 间，在06：00—07：00 之间能见度短时上升至1 100 m，后续08：30 下降至300 m，至11：00 能见度上升至1 000 m 以上，此次大雾天气过程结束。RVR 波动时间落后于能见度下降时间，于01：00 开始下降，大雾过程期间始终稳定保持在500 m 以下，转好时间与能见度转好时间一致。在此次大雾天气过程前，本场前期有降水，提供了良好的湿度条件。

图6 主导能见度及跑道视程变化情况

图7 为2016-11-12T08：00 各高度风场及云分量的实况形势图。由实况形势来看，500 hPa 西南大部均受偏西波动气流影响；700 hPa 本场为弱高压后部的偏南气流，本场在该层位于云区的边缘位置；850 hPa 为切变后部的一个偏东到东北气流控制，其中500 hPa 与850 hPa 本场都是无云的。

图7 2016-11-11T08：00 各高度风场及云分量实况形势图（ 为双流机场所在位置）

图8为 2016-11-10T12：00—11-11T14：00 双流机场风和云分量时间-高度剖面图，从图中可以看出，2016-11-11夜间本场上空的云量较少，在0.6 左右，且云层厚度持续减小，在凌晨02：00 左右，云量也开始有明显减少，至05：00，本场上空云层完全拉开，为碧空状态，更有利于辐射降温。

图9 为双流机场自动观测温度及露点温度变化图，由图9 可知，双流机场本场温度11-11 午后开始逐渐降低，露点温度呈波动变化，总体湿度呈上升趋势，在01：45 湿度达到饱和，即大雾开始出现时间。受晴空辐射降温影响，温度与露点温度持续下降，05：00—09：00 期间稳定维持在8 ℃左右，在此期间主导能见度达到最低。09：00 后温度与露点温度开始上升，12：30 空气饱和状态结束，晚于大雾结束时间。

图8 2016-11-10T12：00—11-11T14：00 双流机场风和云分量时间-高度剖面图

图9 双流机场自动观测温度及露点温度变化图

图10 为双流机场自动观测修正海平面气压以及风速时序图，从图中可以看到，在大雾出现时段内，修正海平面气压的变化率很小，同时风速均低于2 m/s，均有利于辐射雾的形成与维持。

图10 双流机场自动观测修正海平面气压、风速时序图

3.3 弱环流场型

这一类主要体现在低层到高层空气湿度较小，大气层结较稳定，天空为多云或少云，夜间形成辐射逆温，弱的不稳定层结中，以及地面层有一定湍流扰动，有利于雾向上发展。

以2017-01-05 大雾过程为例。图11 为当日主导能见度及跑道视程变化情况图，由该图可知，此次大雾天气过程前，双流机场本场基础能见度较差，01-04 午后主导能见度最高为1 700 m，17：30 主导能见度开始出现波动，至01-05T 05：30 开始波动下降，08：00 主导能见度低于1 000 m，11：00 主导能见度下降至最低100 m，后续开始逐渐波动上升，至13：30 主导能见度恢复至1 000 m 以上。RVR 自01-05T01：00 开始波动下降，最低RVR 为100 m，出现在10：00，后续开始波动上升，于13：30 上升至1 000 m。此次大雾天气持续约5 h 30 min 左右。

图11 主导能见度及跑道视程变化情况

图12 为2017-01-05T08：00 各高度风场及云分量的实况形势图，从图中可知500 hPa 西南地区大部受西南气流控制，成都地区受偏西弱波动气流影响；700 hPa 成都为高压后部的偏南气流控制；850 hPa 为切变过境后的偏北气流控制，三层来看云分量都是小于0.2 的，整体天空状况较好；地面为均压场控制。

图12 2017-01-05T08：00 各高度风场及云分量的实况形势图（ 为双流机场所在位置）

图13为 2017-01-04T12：00—01-05T14：00 双流机场风和云分量时间-高度剖面图，由图13 可知，01-04 夜间双流机场云层较薄，且云量一直处于减少状态，在07：30 左右天空完全拉开，有利于加速空气辐射冷却降温，实况证明，在碧空后半个小时内，双流机场开始出现大雾天气。

图13 2017-01-04T12：00—01-05T14：00 双流机场风和云分量时间-高度剖面图

图14 为双流机场自动观测温度及露点温度变化图，从图中可以看出，大雾天气从01-04T15：00 后温度开始波动下降，在01-05T08：30 达到最低温度4 ℃，后续温度开始逐渐上升。露点温度前期维持在8 ℃左右，在04：30 后开始下降。湿度在01-04 午后即开始逐渐上升，至06：30 湿度达到100%，空气达到饱和，并一直维持至12：30，后续湿度开始快速下降，空气变为不饱和，有利于大雾消散。

图14 双流机场自动观测温度及露点温度变化图

图15 为双流机场自动观测修正海平面气压、风速时序图，由图15 可知，在大雾过程前期，修正海平面气压呈上升趋势，自1 017.87 hPa 上升至1 019.11 hPa，在大雾过程后期，修正海平面气压开始快速降低，有利于大雾消散。而风速在整个大雾天气过程前期以及期间都维持在一个较小的状态，均低于2 m/s，对于辐射物的形成和维持是有利的。

4 小结

双流机场辐射雾典型的环流背景可分为3 类：高压型、偏西波动型以及弱环流场型，其中高压型辐射雾出现次数最多，弱环流场型次之，偏西波动型最少。3 种典型辐射雾个例，都是出现在微风、近地层湿度大环境中，天空状况在入夜后转为碧空状态。通过对辐射雾环流背景进行分型，可以给双流机场低能见度天气预报预警业务提供参考，提高预报准确率。

图15 双流机场自动观测修正海平面气压、风速时序图