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1、第七章 四川盆地大雾天气与预报2687.1 雾的定义及分类2687.2四川盆地大雾的分布特征2697.3 四川盆地大雾的主要形成机制2707.4 四川盆地大雾的预报经验指标2727.5 四川盆地大雾的典型个例分析273第七章 四川盆地大雾天气与预报雾对人类生活、生产建设都有诸多不利影响。随着现代化建设发展和城市规模的扩大，雾的危害性更为显著。大雾对交通运输影响非常大，特别是对航空和高速公路运输，经常引发严重交通事故。另外，被人类活动污染了的城市或工矿区的雾中含有各种酸、碱、盐、胺、苯等重金属微粒以及灰尘和病源微生物，这些物质可伤害树木和农作物，被吸入人体后可危害人们的健康。大雾还是输电网络的破
2、坏者，雾不仅因为潮湿，更因其中含有的多种化学腐蚀剂，易使输电设备绝缘性能下降，导致短路或跳闸，造成大面积停电。四川盆地由于特殊的地形原因及湿润的气候特征，成为了全国多雾区之一，尤其是在冬季，成雾之后，有时经久不散，常给民航、高速公路、水运等交通运输以及电力供应和市民的日常生活造成严重影响。7.1 雾的定义及分类雾是指浮游在近地面空气中的大量微小水滴或冰晶，通常将水平能见度在10千米到1千米的称为轻雾，水平能见度小于1千米的称为大雾，其中，水平能见度在500到50米（含50米）的雾称浓雾，水平能见度小于50米的雾称为强浓雾。雾的厚度一般在几十到几百米，厚的也可到1千米以上，厚度不到两米的雾，叫做
3、浅雾。雾按形成条件可分为辐射雾、平流雾、上坡雾、蒸发雾、谷雾。根据雾中温度高低，又可分为暖雾与冷雾。按物态分，有水雾、冰雾和水冰混合雾三类。雾的天气学分类法将雾分成气团雾和锋面雾两类。此外，人们还常把发生在海上的雾称为“海雾”。（1）辐射雾由于地表辐射冷却作用使近地面气层水汽凝结而形成的雾，称为辐射雾。一般出现在晴朗、微风而近地面气层又比较潮湿的夜晚或清晨，在秋冬季比较容易出现。（2）平流雾平流雾是暖而湿的空气流经冷的表面逐渐冷却而形成的。在我国沿海地区，当海洋上的暖湿空气流向较冷的海面或地面时，常常形成平流雾。这种雾，在一日之中任何时刻都可能出现，一般仍以夜间和清晨为多。（3）上坡雾 空气沿
4、山坡上升，由于绝热膨胀冷却而形成的雾。上坡雾形成时，气层必须是对流性稳定层结，雾出现在迎风坡上。 （4）蒸发雾蒸发雾是冷空气流经暖水面上时，由于暖水面的蒸发，使得冷空气中的水汽增加，造成饱和而产生凝结形成的雾。（5）混合雾两个接近饱和的气团在水平方向相互混合达到饱和发生凝结而形成的雾称为混合雾。（6）锋面雾在冷暖空气的交界处也常有雾产生，称为锋面雾。锋面雾一般以暖锋附近居多，锋前锋后都可能发生。锋前雾是由于锋面上暖空气内云层中的较暖雨滴落入地面冷空气内，发生蒸发，使空气达到过饱和而凝结形成的；锋后雾则是暖湿空气移至原来被暖锋前冷空气占据过的地区冷却达到过饱和而形成的。（7）谷雾通常发生在冬天的
5、山谷里。当较重的冷空气移至山谷里，暖空气同时亦在山顶经过时产生温度逆增现象，结果生成谷雾，谷雾可以持续数天。四川盆地的大雾大部分都是辐射雾，在山区地带有上坡雾、谷雾等发生。7.2 四川盆地大雾的分布特征四川盆地四周高山环绕，北面高大的秦岭山脉就像一道铁闸，挡住了南来北往的水汽，将南海、孟加拉湾北上的大量水汽截留在四川盆地内，加上盆地境内江河密布，岷江、沱江、嘉陵江、渠江、长江等河流贯穿其境，使得四川盆地近地面层成为同纬度的长江流域湿度最大的地区。据统计，在每年10月至次年2月期间，四川盆地在925hPa层的月平均温度露点差都小于3，表明空气接近准饱和状态的几率大。而长江中游的武汉和出海口的上海
6、，近地面层925hPa的月平均温度露点差就要大得多，基本上都大于6，空气的饱和状态比四川盆地差得多。特殊的地理环境因素使得四川盆地成为全国多雾区之一。7.2.1 四川盆地大雾的空间分布特征图7.1 四川盆地年累计大雾天气日数沿江分布根据1980年至2001年共22年的资料统计，四川盆地全年大雾出现日数的地域分布特征为：盆地中、东部多于西部，盆地南部最少。盆地中东部大雾天气年平均在50天以上，盆地西部、南部年平均小于50天，其中盆地南部年平均在30天以下。除高山站峨眉山年平均大雾日数达到310天以外，青神、邻水、大竹、温江、广安、武胜、双流、中江、广汉、资中、威远等11县（市）年大雾日数也都达到
7、了80天以上，其中青神多达142天。而平武、叙永、筠连、荣经、雅安、马边、北川、古蔺、天全、峨眉、江油、广元、江安、珙县、芦山、名山等位于盆西北、盆西南和盆地南部边缘的县市年大雾日数均不足10天。总体来看，盆地大雾日数较多的地区主要分布在沿江一线（见图7.1），沿江年平均大雾日数大多达到5080天，年平均大雾日数达142天的青神位于岷江中下游，而渠江中下游的广安年平均大雾日数也达103天。7.2.2 四川盆地大雾的时间分布特征从四川盆地1-12月大雾平均日数变化趋势可看出（图7.2）：1到12月平均大雾日数呈“U”形分布，大雾天气主要出现在11月、12月和1月，三个月大雾的累计日数占全年大雾总
8、日数的50%左右，其次为10月和2月。最多的12月月平均大雾日数有7天；最少的月份是5月，月平均大雾日数只有1天。（月）图7.2 四川盆地1-12月大雾日数变化趋势据盆地内1980年到2001年有地面连续观测资料的国家基准站资料统计，成雾时间在前半夜的（00点至3点半）占16.3% ，在后半夜的（3点半至5点半）占16.5% ，凌晨（5点半至8点半）占48.5% ，上午（8点半至11点半）占5.5% ，中午（11点半至14点半）占0.8% ，下午（14点半至18点半）占0.8% ，傍晚及入夜时分（18点半至24点）占11.7% 。消雾时间在前半夜的（00点至3点半）占1.2% ，在后半夜的（3
9、点半至5点半）占1.4% ，凌晨（5点半至8点半）占17.5% ，上午（8点半至11点半）占50.3% ，中午（11点半至14点半）占21.7% ，下午（14点半至18点半）占3.6% ，傍晚及入夜时分（18点半至24点）占5.2% 。统计结果表明，四川盆地大雾天气成雾时间频次最大的是在每日凌晨，雾消时间频次最大的是在每日的上午。7.3 四川盆地大雾的主要形成机制雾的形成机制方面国内已做了许多工作。毛冬艳等统计表明：当近地面水平风很弱，相对湿度为8090%、温度露点差在24、饱和湿空气层处于稳定或者弱不稳定状态以及近地面气温在39时发生雾的频率最高。陈瑞敏等指出充足的水汽和近地面明显的水汽饱和
10、是大雾发生的重要原因之一。何立富等的研究表明：地表净辐射引起的近地层冷却是大雾过程的触发和加强机制，低层暖平流的输入和边界层的浅层抬升是大雾长时间持续的原因。夏立新等指出逆温层的不断重建是大雾得以维持的关键所在，近地面层充沛的水汽是大雾形成和维持的必要条件之一。濮梅娟等对南京市雾的发展过程和爆发性增强的物理特征进行了研究探讨，指出夜间长波辐射增强或近地层出现冷平流造成气温急剧下降，日出后地表水分蒸发或西南湿平流增强造成的湿度明显增大以及湍流混合作用，都能导致雾体爆发性增强。伊球等采用数值模拟方法得出风速大，不利于雾的形成发展，而有利于消雾；云层对雾生消的影响不能一概而论，低云阻止雾的形成，促进
11、雾的消散，高云则可能非但阻止不了雾的形成，反而妨碍了雾的消散。四川盆地大雾天气以辐射雾为主，辐射雾的形成需要具备以下四个条件：（1）辐射冷却条件：晴朗少云的夜间，地面有效辐射强、散热迅速，使近地面气层降温多，有利于水汽凝结成雾；（2）水汽条件：湿度越大和湿层越厚，就越有利于形成雾；（3）风力条件：微风有利于雾的形成，风力过大，不利于雾的形成；（4）层结条件：近地面层比较稳定或有逆温层存在时，有利于雾的形成。 根据四川盆地以辐射雾为主的特征及辐射雾形成的四个客观条件，选取1980年到2000年所有大雾个例中的秋季大雾、冬季大雾和春季大雾各10个个例进行了统计分析，得出了有利于四川盆地大雾形成的主
12、要天气形势及热力学特征。7.3.1 四川盆地大雾的天气形势统计分析表明（表7.1），四川盆地大雾天气的环流形势多为青藏高脊型和平直西风型，有利于四川盆地辐射雾形成的主要天气形势是：（1）青藏高原高压脊或西风平直；（2）地面弱高压或均压；（3）近地面层微风；（4）外围无冷平流入侵。表7.1 盆地大雾天气形势要素资料统计分析要 素 值比例500hPa青藏高原系统青藏高原低槽8/30(27%)青藏高原气流平直14/30（46%）青藏高原高脊8/30（27%）盆地风西北风14/30（46%）西南风16/30（34%）东风0/30（0%）52区冷平流有冷平流7/30（23%）无冷平流23/30（77%）
13、925hPa风速风速6m/s2/30（6%）风速6m/s28/30（94%）风向北风13/30（43%）南风17/30（57%）地面气压差（盆地内最高气压-最低气压）8hPa28/30（93%）8hPa2/30（7%）气压1030hPa2/30（7%）1015hPaP1030hPa22/30（73%）1015hPa6/30（20%）7.3.2 四川盆地大雾的热力学特征对上述30个大雾个例的层结稳定度（925se-700se）、饱和程度（温度露点差）、逆温状况等热力特征的统计分析结果表明（表7.2）：（1）近地面层空气处于准饱和状态对大雾形成至关重要，925hPa（T-Td）有66%的个例3，还
14、有17%的个例为3-6，只有17%的个例6；（2）对流层低层的层结稳定是产生大雾天气的关键因素，其中80%的个例都为稳定层结；（3）四川盆地内逆温层对大雾天气的形成十分有利，但并不是一个必备条件，66%的个例有逆温层存在，34%的个例无逆温层存在。2001年12月27日到2002年1月4日，四川盆地内出现了一场持续时间达9天的连续大雾天气，图7.3是成都探空站探空资料的时间剖面图，从中可以清楚的看到：（1）大雾期间，近地面层（地面至925hPa）有一个逆温层存在；（2）对流层中低层（700hPa以下层）的温度露点差都小于3，大气处于准饱和状态；（3）700hPa层与925hPa层的se差值都为
15、正值，大气低层处于稳定状态；（4）近地面及对流层低层（700hPa以下层）虽然风向变化大，但是风速都小于6m/s，处于一种弱风状态。其热力学特征与统计分析结果完全相符。表7.2 30个大雾个例的要素资料统计分析要素次数所占比例层结稳定稳定：2424/30（80%）不稳定：66/30（20%）925hPa饱和程度T-Td6：55/30（17%）3T-Td6：55/30（17%）T-Td3：2020/30（66%）逆温有逆温：2020/30（66%）无逆温：1010/30（34%）图7.3 2001年12月27日到2002年1月4日成都站探空资料时间剖面图7.4 四川盆地大雾的预报经验指标根据四川盆地辐射雾形成的有利天气形势及热力学特征，四川盆地大雾预报主要考虑以下四个因素：（1）近地面层辐射冷却状况，（2）近地面层饱和状态，（3）近地面层风力状况，（4）近地面层层结稳定状况。特别是在秋冬季节雨转晴的形势下，更有利于四川盆地出现大雾天气。围绕上述四个主要因素，依据实况观测资料和数值预报产品，总结了如下预报有雾的客观指标：1 实况图上：（1）月平均雾日k(单站) k0（2）日平均气温距平T(同旬
