数值模式对桃仙机场辐射雾的预报能力评估

引言

大雾天气造成的低能见度、低跑道视程的情况是安全飞行的障碍，严重威胁了飞机起飞和着陆的安全，也会给目视飞行造成较大困难。因此，大雾天气的研究对航空部门尤为重要[1-2]。近年来，国内外诸多学者应用气候统计方法分析雾的出现频率及形成条件，运用诊断分析方法探究雾生成、消散、维持的原因，更全面地认识了雾的形成机制[3-4]。吴彬贵等[5] 研究了逆温特征及其与浓雾生消发展之间的联系，表明稳定层结及近地层逆温有利于形成雾，近地面的稳定层结被破坏，上下层气流交换增强，将导致雾消散。

2024 年 10 月 1 日（“10.1”过程）及 2025 年 8 月 26 日（“8.26”过程）桃仙机场先后出现了辐射雾，但桃仙机场前期预报能见度偏高（约 1-3km ），两次过程均未准确预报出大雾。为此，本文使用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-RangeWeather Forecasts，ECMWF）的数值预报产品资料及常规地面和高空观测资料、ERA5再分析资料、桃仙机场自动气象观测数据、地基遥感风廓线资料，通过对比分析两次辐射雾的大尺度背景场、层结条件、风力条件等方面，探讨两次辐射雾的形成和维持机制，总结两次辐射雾的漏报原因，为今后类似天气过程的预报提供一定参考。

1 天气实况

从实况对比看，两次大雾过程的起止时间基本一致，且前期均有降水，但“8.26”过程前期降水更强，更有利于水汽累积；比较特别的是，“10.1”过程虽然是多云天气，但夜间辐射降温较强，达到 3.8^∘C ，而“8.26”过程虽然是碧空，但夜间辐射降温仅达到了1.3^∘C 。为揭示两次辐射雾漏报的成因，下面将从天气形势及物理量场做进一步分析。

表 1 “10.1”过程和“8.26”过程中主要影响因素对比

2 大尺度背景场分析

从“10.1”和“8.26”两次过程的 05 时 EC 模式预报场可知，500hpa 环流均比较平直，基本不存在温度平流，不具备造成夜间地面强辐射降温的环流及环境条件。900hpa 环流形势分布情况略有不同，“10.1”过程在沈阳上空不存在暖平流，而“8.26”过程在沈阳上空存在弱暖平流，对形成逆温比较有利。地面环流形势“10.1”过程为弱气压场控制，而“8.26”过程受东移北上气旋影响，沈阳位于低压后部，气压场较大雾形成标准较强。从“10.1”和“8.26”两次过程的 05 时实况场可知，与预报场不同的是，900hpa 两次过程均存在弱暖平流，且“8.26”过程的气压场比预报偏弱。

综上所述，“10.1”过程预报场预报的低层暖平流较弱以及 ^a⋅8.26^∘ ”过程预报场预报的气压场偏强是造成两次大雾漏报的主要原因。

3 风力条件

辐射雾形成于近地层，适宜的低层微风有利于雾的形成和发展。从“10.1”和“8.26”两次过程 05 时地面风的预报场与实况场比对看（如图1 所示），两次过程预报的风速与实况基本一致，机场区域内均为 1～2m/s ，有利于大雾的发展，但从风向上看，两次过程预报的均为稳定西北风，而西北风通常带来干空气，不利于大雾的形成。而通过对比实况发现，两次过程在机场区域内均有弱辐合存在，弱辐合上升冷却更有利于大雾形成。综上所述，两次过程预报场风向偏差是造成大雾漏报的原因之一。

图 1 “10.1”过程和“8.26”过程 05 时预报（左上）及实况（右下）地面风场4 层结条件从“10.1”和“8.26”两次过程 05 时探空图的预报场与实况场比对看（如图 2 所示

“10.1”过程预报 900hpa 以下，风向随高度顺转，存在暖平流，但中高层温度露点差较小，说明有云覆盖，不利于夜间辐射冷却降温，因此并未使其形成逆温层。但从实况看，当日 900hpa 以下存在明显的逆温层。“8.26”过程预报与实况基本一致，准确预报出了逆温层的存在，同时中高层温度露点差较大，说明机场上空无云，利于夜间辐射降温形成大雾。

图 2 “10.1”过程和“8.26”过程 05 时预报（左）及实况（右）探空图

5 水汽条件

从“10.1”和“8.26”两次过程 05 时近地面水汽条件的预报场与实况场比对看（如表 2所示），两次过程预报与实况基本一致，机场内温度露点差均较小，且相对湿度较大，说明近地面水汽近饱和，利于大雾的形成，同时两次大雾过程的前期均有降水，降水过程的增湿作用是两次辐射雾水汽的重要来源。

表 2 “10.1”过程和“8.26”过程 05 时预报及实况温度露点差及相对湿度

6 结论

通过比对分析“10.1”过程和“8.26”过程两次辐射雾预报及实况的环流形势、物理量场（如表 3 所示），对其辐射雾漏报的原因进行探索，结论如下：

表 3 “10.1”过程和“8.26”过程预报及实况辐射雾判定条件

（1）两次过程均发生在微风、弱气压场和逆温层的背景条件下，利于大雾生成，但“10.1”过程 EC 模式预报的低层暖平流较弱以及 ^a,8.26^∘ 过程预报场预报的气压场偏强是造成两次大雾漏报的主要原因。

（2）两次过程 EC 模式预报的风速较好，但风向存在偏差，导致地面弱辐合漏报，造成大雾漏报。

（3）两次过程前期均有降水过程，利于水汽积累且 EC 模式预报的水汽条件均较好，利于大雾的形成。

未来在业务运行中应加强实况与模式预报结果的比对，学会利用数值预报及临近时空探测资料对预报结论进行修订，从而提高桃仙机场辐射雾的精细化预报水平。

参考文献

[1] 张朝光. 低能见度对飞行的影响 [J]. 气象, 1976, 27(9): 30 − 32

[2]杨春凤, 王荣, 李新泉. 影响航空飞行安全的气象要素探讨 [J]. 现代农业科技,2010, (1): 297 − 298

[3]吴英杰, 林双, 高巍, 等. 1981—2015 年本溪市大雾气候特征分析 [J]. 现代农业科技, 2018, (3): 213 − 214

[4] 毛冬艳, 杨贵名. 华北平原雾发生的气象条件 [J]. 气象, 2006,32(1): 78 − 83

[5]吴彬贵, 张宏升, 汪靖, 等. 一次持续性浓雾天气过程的水汽输送及逆温特征分析 [J]. 高原气象, 2009, 28(2): 258 − 267