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摘 要：该文利用Micaps常规数据资料和ECMWF细网格数据对2016年9月12日夜间大雾天气过程的成因进行分析，并利用ECMWF细网格产品进行了解释应用，结果表明：沈阳地区中高层为下沉运动，风速前期较小，辐射降温至露点温度后风速略微增大至微风有利于大雾的产生和维持。预报大雾时地面有风的水平与垂直切变时，大雾落区可以考虑沿切变线附近。ECMWF细网格产品对大雾的预报也有很好的参考价值。
关键词：大雾；ECMWF模式；天气成因；沈阳地区
中图分类号 P458.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）01-0092-04
大雾作为一种在沈阳秋冬季节出现较为频繁的灾害性天气，不仅影响了交通，也显著影响了大气环境。这主要是由于通常有雾出现时，大气的层结比较稳定，不利于大气污染物的扩散[1]，除此之外大气细颗粒物的吸湿增长作用也加剧了雾对大气质量的影响[2]。
多年来国内外的科研人员对大雾天气进行了多方面的研究。如曹志强等[3]分析了华北和黄淮地区雪后大雾天气的天气背景，結果表明暖湿平流与逆温层的相互作用是这次大雾天气产生的关键。逆温层为大雾的形成和维持提供了稳定的层结条件与温湿条件，是形成大雾的必要条件。尹承美[4]等分析了济南市一次持续性大雾过程的天气背景等常规气象观测资料，结果表明，近地面逆温有利于水汽的积累，而低空逆温使近地面层水汽不易扩散而聚集，有利于近地面层维持潮湿，形成可持续几天的大雾天气。
2016年9月12日夜间至13日清晨沈阳市区出现大雾天气。本文利用Micaps常规数据资料和ECMWF细网格数据对这次大雾的成因进行分析，揭示大雾产生的原因，以期为大雾天气的预报以及预警提供参考。
1 天气实况
2016年9月12日夜间至13日清晨沈阳市区以及沈北出现能最低度不足500m的大雾天气，由浑南国家级观测站的数据，最小能见度出现在凌晨2：40，为127m。大雾一直维持到太阳升起后，地面辐射增温，逆温层被打破，才逐渐消散。
这次大雾有很强的局地性，主要出现在辽宁中部、辽河以东地区（图1）。沈阳的7个国家观测站中浑南以及沈北站都出现了能见度小于200m的浓雾天气，但康平、法库、新民以及辽中观测站均未出现能见度小于1000m的雾天气。
2 大雾形成的天气学原因探究
2.1 高空形势分析 2016年9月12—13日，500hPa欧亚大陆中高纬度为一槽一脊，辽宁处于温压场基本重合的高空槽前，较平直的纬向环流中，有小的波动叠加于该纬向环流上（图2）。辽宁的中西部处于偏西气流控制，并且有下沉运动（图3），有利于于形成稳定的大气层结。而850hPa在辽宁东部存在一冷式切变线，沈阳处于冷式切变线的冷区一侧，有弱的下沉运动。阻止了近地面水汽继续向高层输送，水汽只能堆积在近地面。并且其下沉运动产生的增温效应有利于边界层逆温层的建立。
2.2 地面特征分析 雾主要发生在地面至200～400m高度的浅层之内，其形成与地面天气形势有着密切关系[5]。12日夜间，沈阳处于高压内部，广阔的均压场内（图4）。夜间风速在0～1.8m/s，风速较小，个别时次甚至为静风（平均风速U10小于0.5m/s）。同时，近地面层十分潮湿，大气接近饱和，相对湿度在97%～99%，温度露点差（t-td）<0.5。由于风速较小，所以水汽向周围扩散的也较少（图5）。同时由图5可知，在雾最浓（能见度最差）的时刻，并非是风速最小的时刻，相反风速为最大值（1.3～1.8m/s）。这主要是由于微风条件下较弱的湍流运动不仅能把水汽输送到一定高度，同时其产生的垂直混合作用也有利于形成较厚的冷却层。而当风速较小时，垂直混合太弱，因而不利于形成辐射雾，容易形成形成露、霜或浅雾[6]。而在这次过程中，在前半夜风速较小则起到了辐射降温至露点温度的作用。由此可见，这种前期静风后期微风的状态非常有利于大雾的产生和维持。
2.3 层结分析 从T-logP图可知，12日夜间（图7），层结曲线与状态曲线基本重合，或在其右侧，大气层结稳定。浑南站对辐射升温或降温敏感，夜间天空晴朗，近地面层（1000hPa）以下，由于辐射降温，形成逆温层。而13日早晨，太阳升起后，地面开始辐射增温，打破逆温，但是近地面层则由于离地面较远，所以相对地面辐射增温速度较慢，形成“暖盖”，“暖盖的存在也同样证明了大气层结的稳定。12日夜间湿层（t-td≤4℃）深厚，湿层顶部高度超过600hPa（约4100m）。
3 ECMWF数值预报产品在大雾预报中的应用
雾的预报主要是通过分析上游地区的物理量场的分布并结合本地的温、压、湿、风、地形以及层结状况等气象要素[7]，综合考虑进行预报。但是雾作为一种有较强的局地性并且只在近地面出现的天气现象，预报时由于站点的时空分布导致预报难度加大，而数值模式，尤其是细网格的时空分辨率则可以一定程度上弥补这一缺陷。
通过EC的预报可知，12日夜间中高层天气晴朗（相对湿度较小），夜间层结稳定，有下沉运动。同时地面相对湿度接近饱和，风小，并伴有弱的辐合。因此大雾的范围可以画在辽宁的中部地区，虽然强度无法预测，但仍为大雾的预报以及预警提供了很好的参考价值。
4 结论与讨论
Micaps常规数据资料和ECMWF细网格数据对2016年9月12日夜间这次大雾天气过程的成因进行诊断分析分析，并利用12日20：00的ECMWF细网格产品进行了解释应用，得到以下结论：
（1）500hPa较为环流较为平直，中高层为下沉运动，天气形势稳定，天空晴朗，地面相对湿度较大、风速较小易产生大雾天气。
（2）地面有风的切变时，大雾落区可以考虑沿切变线附近。
（3）风速前期较小，有利于地面相对湿度达到饱和，后期为微风（1～2m/s）时，垂直混合作用非常有利于大雾的产生和维持。
（4）ECMWF细网格产品对大雾的预报，尤其是地面相对湿度的预报，有很好的参考意义。
参考文献
[1]刘熙明，胡非，邹海波，等.北京地区一次典型大雾天气过程的边界层特征分析[J].高原气象，2010，29（5）：1174-1182.
[2]叶兴南，陈建民.灰霾与颗粒物吸湿增长[J].自然杂志，2013，35（5）：337-341.
[3]曹志强，方翔，吴小京，等2007年初一次雪后大雾天气过程分析[J].气象.2007，33（9）：52-58.
[4]尹承美，刘爱梅，胡鹏，等.济南市一次持续大雾过程分析[J].气象科学，2008，28（增刊）：37-40
[5]葛良玉，江燕如，梁汉明，等.1996年岁末沪宁线持续五天大雾的原因探讨[J].气象科学，1998，18（2）：181-188.
[6]肖安，郑婧，洪浩源.江西一次大雾天气诊断分析和ECMWF集合预报产品释用[J].气象与减灾研究，2014，37（1）：49-54.
[7]万瑜，曹兴，窦新英，等.2011年12月乌鲁木齐市一次大雾天气成因[J].干旱气象，2013，31（2）：383-389.
（责编：张宏民）
关键词：大雾；ECMWF模式；天气成因；沈阳地区
中图分类号 P458.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）01-0092-04
大雾作为一种在沈阳秋冬季节出现较为频繁的灾害性天气，不仅影响了交通，也显著影响了大气环境。这主要是由于通常有雾出现时，大气的层结比较稳定，不利于大气污染物的扩散[1]，除此之外大气细颗粒物的吸湿增长作用也加剧了雾对大气质量的影响[2]。
多年来国内外的科研人员对大雾天气进行了多方面的研究。如曹志强等[3]分析了华北和黄淮地区雪后大雾天气的天气背景，結果表明暖湿平流与逆温层的相互作用是这次大雾天气产生的关键。逆温层为大雾的形成和维持提供了稳定的层结条件与温湿条件，是形成大雾的必要条件。尹承美[4]等分析了济南市一次持续性大雾过程的天气背景等常规气象观测资料，结果表明，近地面逆温有利于水汽的积累，而低空逆温使近地面层水汽不易扩散而聚集，有利于近地面层维持潮湿，形成可持续几天的大雾天气。
2016年9月12日夜间至13日清晨沈阳市区出现大雾天气。本文利用Micaps常规数据资料和ECMWF细网格数据对这次大雾的成因进行分析，揭示大雾产生的原因，以期为大雾天气的预报以及预警提供参考。
1 天气实况
2016年9月12日夜间至13日清晨沈阳市区以及沈北出现能最低度不足500m的大雾天气，由浑南国家级观测站的数据，最小能见度出现在凌晨2：40，为127m。大雾一直维持到太阳升起后，地面辐射增温，逆温层被打破，才逐渐消散。
这次大雾有很强的局地性，主要出现在辽宁中部、辽河以东地区（图1）。沈阳的7个国家观测站中浑南以及沈北站都出现了能见度小于200m的浓雾天气，但康平、法库、新民以及辽中观测站均未出现能见度小于1000m的雾天气。
2 大雾形成的天气学原因探究
2.1 高空形势分析 2016年9月12—13日，500hPa欧亚大陆中高纬度为一槽一脊，辽宁处于温压场基本重合的高空槽前，较平直的纬向环流中，有小的波动叠加于该纬向环流上（图2）。辽宁的中西部处于偏西气流控制，并且有下沉运动（图3），有利于于形成稳定的大气层结。而850hPa在辽宁东部存在一冷式切变线，沈阳处于冷式切变线的冷区一侧，有弱的下沉运动。阻止了近地面水汽继续向高层输送，水汽只能堆积在近地面。并且其下沉运动产生的增温效应有利于边界层逆温层的建立。
2.2 地面特征分析 雾主要发生在地面至200～400m高度的浅层之内，其形成与地面天气形势有着密切关系[5]。12日夜间，沈阳处于高压内部，广阔的均压场内（图4）。夜间风速在0～1.8m/s，风速较小，个别时次甚至为静风（平均风速U10小于0.5m/s）。同时，近地面层十分潮湿，大气接近饱和，相对湿度在97%～99%，温度露点差（t-td）<0.5。由于风速较小，所以水汽向周围扩散的也较少（图5）。同时由图5可知，在雾最浓（能见度最差）的时刻，并非是风速最小的时刻，相反风速为最大值（1.3～1.8m/s）。这主要是由于微风条件下较弱的湍流运动不仅能把水汽输送到一定高度，同时其产生的垂直混合作用也有利于形成较厚的冷却层。而当风速较小时，垂直混合太弱，因而不利于形成辐射雾，容易形成形成露、霜或浅雾[6]。而在这次过程中，在前半夜风速较小则起到了辐射降温至露点温度的作用。由此可见，这种前期静风后期微风的状态非常有利于大雾的产生和维持。
2.3 层结分析 从T-logP图可知，12日夜间（图7），层结曲线与状态曲线基本重合，或在其右侧，大气层结稳定。浑南站对辐射升温或降温敏感，夜间天空晴朗，近地面层（1000hPa）以下，由于辐射降温，形成逆温层。而13日早晨，太阳升起后，地面开始辐射增温，打破逆温，但是近地面层则由于离地面较远，所以相对地面辐射增温速度较慢，形成“暖盖”，“暖盖的存在也同样证明了大气层结的稳定。12日夜间湿层（t-td≤4℃）深厚，湿层顶部高度超过600hPa（约4100m）。
3 ECMWF数值预报产品在大雾预报中的应用
雾的预报主要是通过分析上游地区的物理量场的分布并结合本地的温、压、湿、风、地形以及层结状况等气象要素[7]，综合考虑进行预报。但是雾作为一种有较强的局地性并且只在近地面出现的天气现象，预报时由于站点的时空分布导致预报难度加大，而数值模式，尤其是细网格的时空分辨率则可以一定程度上弥补这一缺陷。
通过EC的预报可知，12日夜间中高层天气晴朗（相对湿度较小），夜间层结稳定，有下沉运动。同时地面相对湿度接近饱和，风小，并伴有弱的辐合。因此大雾的范围可以画在辽宁的中部地区，虽然强度无法预测，但仍为大雾的预报以及预警提供了很好的参考价值。
4 结论与讨论
Micaps常规数据资料和ECMWF细网格数据对2016年9月12日夜间这次大雾天气过程的成因进行诊断分析分析，并利用12日20：00的ECMWF细网格产品进行了解释应用，得到以下结论：
（1）500hPa较为环流较为平直，中高层为下沉运动，天气形势稳定，天空晴朗，地面相对湿度较大、风速较小易产生大雾天气。
（2）地面有风的切变时，大雾落区可以考虑沿切变线附近。
（3）风速前期较小，有利于地面相对湿度达到饱和，后期为微风（1～2m/s）时，垂直混合作用非常有利于大雾的产生和维持。
（4）ECMWF细网格产品对大雾的预报，尤其是地面相对湿度的预报，有很好的参考意义。
参考文献
[1]刘熙明，胡非，邹海波，等.北京地区一次典型大雾天气过程的边界层特征分析[J].高原气象，2010，29（5）：1174-1182.
[2]叶兴南，陈建民.灰霾与颗粒物吸湿增长[J].自然杂志，2013，35（5）：337-341.
[3]曹志强，方翔，吴小京，等2007年初一次雪后大雾天气过程分析[J].气象.2007，33（9）：52-58.
[4]尹承美，刘爱梅，胡鹏，等.济南市一次持续大雾过程分析[J].气象科学，2008，28（增刊）：37-40
[5]葛良玉，江燕如，梁汉明，等.1996年岁末沪宁线持续五天大雾的原因探讨[J].气象科学，1998，18（2）：181-188.
[6]肖安，郑婧，洪浩源.江西一次大雾天气诊断分析和ECMWF集合预报产品释用[J].气象与减灾研究，2014，37（1）：49-54.
[7]万瑜，曹兴，窦新英，等.2011年12月乌鲁木齐市一次大雾天气成因[J].干旱气象，2013，31（2）：383-389.
（责编：张宏民）