孙少明 张茜 王楠楠 杜安妮

摘 要：对乌鲁木齐市历年阴雾资料进行普查，找出近40年乌鲁木齐地区所出现的典型阴雾天气的实例。分析阴雾天气实例的日变化特征、形成阴雾的环流形势、单点要素的垂直分布特征，着重分析了若干次典型冬季阴雾天气的逆温层的温度和湿度的垂直结构，对阴雾天气学特征及其产生规律做出分析，使我们对乌鲁木齐地区阴雾的形成背景、天气形势、预报思路和方法及气象保障服务的实践方面等有了新的认识。

关键词：乌鲁木齐；阴雾；天气形势；特征分析

中图分类号：P458 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0018-02

0 引言

乌鲁木齐位于天山北麓，准葛尔盆地南缘，由于受河谷盆地特殊地形的影响，这种盆地地形使得空气很难流通，所以对阴雾的形成给予了得天独厚的地形优势条件。在乌鲁木齐偏北地区地势相对较低，雾气比较容易积聚在低洼，并且越积越浓。因而在深秋、冬、初春季节，在特定的天气形势和大气垂直结构下，乌鲁木齐地区极易形成地方性的阴雾天气。

1 资料和方法

本文采用乌鲁木齐市基本气象站1970～2010年的地面、探空资料。对乌鲁木齐市历年阴雾天气资料进行普查，并且根据本地具体情况确定阴雾天气的标准：凡是出现雾或者由雾抬升的低云维持半天以上，或者夜间出现的雾维持到第二天的12时以后，能见度<1km的雾称之为阴雾。

2 时间分布特征

在1970年～2010年41年中，乌鲁木齐地区发生次阴雾的天数为1705天，其中有1561天的阴雾天气发生在冬半年，集中出现在11月至次年3月，其中12月出现的天数最多为371天，1月份也是阴雾天气出现的次高峰月，出现了300天。本文统计分析了由1970年～2010年冬半年的最低气温的平均值，乌鲁木齐最寒冷的1月份并不是发生阴雾天气天数最多的月份，低温有利于阴雾的生成，但是温度过低则不利于阴雾的生成和维持[1]。

3 个例分析

3.1 高空形势分析

乌鲁木齐地区18日开始出现阴雾天气，16日08时，在新西伯利亚附近有一个中心强度为508hpa发展深厚的低压大槽，巴尔喀什湖位于该大槽的底部附近，在17日08时500hpa的形势图看出，该大槽东移且由经向型转为纬向型发展，在贝加尔湖西北部存在一个低涡，低压槽强度明显减弱，乌鲁木齐地区主要受到西北气流的控制，在700hpa图贝加尔湖以西有一个低涡，贝加尔湖至阿尔泰山和塔里木盆地有一个低压槽，乌鲁木齐地区位于槽后。17日20时乌鲁木齐近地层的相对湿度达到90%以上，相应的500hpa和700hpa的相对湿度也都达到80%以上，高湿为阴雾天气提供了良好的水汽条件。18日08时，500hpa新疆地区受浅脊控制，本场上空有暖平流，700hpa与500hpa环流形势类似，850hpa塔里木盆地有个闭合高压。19日08时，在500hpa乌鲁木齐地区受到浅脊的影响控制，700hpa新疆地区均为平直的西风气流，850hpa主要为西南气流控制，根据高空形势的分析，可以得出这次的天气形势属于暖脊型天气形势。

3.2 地面形势分析

在17日乌鲁木齐有锋面过境，17日08时巴尔喀什湖附近存在地面冷高压，与此同时在巴湖以南有大范围的雾区。18日08时，地面冷高压中心移至阿尔泰山东南部，此时乌鲁木齐处于该高压中心的底部。18日20时，乌鲁木齐处于闭合小低压中心附近，高压中心还在北塔山附近，天山一带为气压低值区，高压东移，其中心东移五个经度。

3.3 要素分析

3.3.1 層结条件

根据两个站点的探空资料可知在阴雾发生时大气的低层逆温提供了一个稳定的层结条件，同时逆温层还为阴雾天气的形成提供了有利的温湿环境。近地面层的中性弱不稳定层直接导致了阴雾天气的产生与维持，近地面中性弱不稳定层的存在[2]，能加强近地面层的乱流扰动作用，使地表附近的水汽向上输送，凝结为雾或者低云。

3.3.2 水汽条件

在这次阴雾天气的爆发过程前17日有一场12cm的降水，因而水汽的主要来源是锋面过境而产生的降雪，再由于地面辐射导致深层地温上传，造成雪面升温升华后空气中的水汽达到饱和，地面相对湿度接近为100%。

3.3.3 温度要素

根据资料显示，这次出现阴雾天气的过程中，从17日02时到21日20时乌鲁木齐地区地面温度持续维持在-2℃～-11℃，在最佳出雾温度的范围内。

3.3.4 风速要素

根据资料显示，出雾时候的风速没有超过2m/s的风，风一般以静风为主，非常有利于阴雾的生成。高空的风速一直都不大，因而没有足够的能量下传到地面，破坏逆温层，从而为阴雾天气的稳定维持提供了条件。

3.4 阴雾天气的结束

此次阴雾天气结束时的天气形势是较强的低压槽侵入新疆北部，带来了新西伯利亚和黑海的强冷空气，从而破坏了稳定的暖脊条件。

4 气象要素特征统计分析

4.1 地面气压场及高空形势场特征

乌鲁木齐冬季的阴雾天气出现前大都存在降水，前期的降水使大气低层增湿，暖脊控制使中层形成逆温或逆温加强，为阴雾天气的形成提供了有利的天气条件，新疆大雾天气属于天气系统影响下的高压雾，强冷空气的快速东移不利于形成阴雾天气，只有当较弱的冷空气缓慢移过北疆或冷空气移过北疆后在东疆地区向东南方向加深时，才会造成乌鲁木齐地区持续性的大范围的阴雾天气，新疆大雾天气的地面形势有带状高压、东部高压和南疆高压3种类型，此次天气过程的地面形势属于带状高压。表1统计乌鲁木齐地区阴雾日的平均气压为920hPa，当气压为910～925hPa时出现阴雾的频率为85%，其中以915～920hPa时出现阴雾的频率为38%。气压高于930hPa或低于905hPa时都不利于阴雾的形成。气压过高时表现为地面受强大的冷高压控制，此时是强冷空气过境造成气温过低而不利于阴雾的形成，而气压过低则在天气形势上表现为受暖低压控制，同样不利于阴雾天气的形成。

4.2 风速特征

由表1可知大约有90%的阴雾天气出现在风速在0～3m/s的条件下，其中静风风速下出现阴雾天气的概率最大，为25%；当风速大于5m/s时阴雾天气的出现概率仅为2%，静风一般出现在大气近地层湿度条件较好的情况下。当近地面湿度条件较好的时候，适当的风速将大气边界层的水汽输送到较高层次，起到水汽扩散的作用，更有利于阴雾天气的生成和发展；如果风速过大，近地层的乱流加强，则不利于阴雾的形成。此外乌鲁木齐地区的风力存在明显的日变化，夜间风速比日间风速小，这也是夜间至早晨阴雾多与白天的原因之一。

4.3 温度特征

表1列出了乌鲁木齐在不同的温度范围内出现阴雾天气的比例。由表1可知在-15℃以下或5℃以上几乎不出现阴雾天气，表明气温过高不利于辐射冷却，冷却不能达到水汽的凝结温度，从而影响了阴雾天气的形成；当气温过低时，水汽直接凝结成水晶，同样也不利于阴雾的形成。有接近90%的阴雾天气现象出现在0℃～-15℃的温度范围，在-5℃～-10℃温度范围最易出现阴雾天气，而11月至次年3月这一阶段的气温条件最有利于阴雾天气的形成。

4.4 近地层层结特征

图1相应地给出了1995年～2000年各月出现逆温的频率，经统计分析乌鲁木齐市区的逆温年发生率为80%左右，夏半年逆温发生频率为68%，在冬半年中逆温的发生率高达90%以上。冬半年，逆温是与乌鲁木齐地区各种天气现象联系最为紧密的一个要素。冬季11月～2月是乌鲁木齐市逆温的多发期，因为这段时间是乌鲁木齐集中供暖时期，乌鲁木齐地区冬季采暖期排放出大量锅炉煤烟，以及机动车尾气、工业废气。乌鲁木齐低空大气逆温层结是形成阴雾的重要因素之一，逆温层的存在对阴雾天气的形成和维持起著重要作用，提供了稳定层结和有利的温湿条件，是形成阴雾天气必不可少的条件。因为逆温层的存在对垂直对流的发展起到了抑制的作用，近地面的水汽在低空逆温的抑制下，在乌鲁木齐三面环山的盆地地形的作用下很难向高空或者四周扩散，为阴雾天气的形成提供了非常有利的稳定层结条件，在比41年的典型阴雾实例发现，冬季的强逆温是造成乌鲁木齐地区阴雾天气的一个重要因素。研究分析冬季发生阴雾天气的强逆温层的垂直结构，发现各个月份的阴雾天气发生日数与逆温日数、逆温层的厚度值、温差值之间呈正相关，与逆温层的底高呈反相关[3]。当逆温层遭到破坏后，阴雾天气就消散。

4.5 湿度

近地层的水汽充沛是形成阴雾的必备条件，由表1可知，80%以上的阴雾天气出现在相对湿度大于90%的环境，有接近20%的阴雾天气出现在相对湿度为80～90%的情况下，相对湿度低于80%则出现阴雾天气的概率很小。另外新疆大多数的阴雾天气多出现在秋末隆冬季节，这一时期，气温较低，地面有稳定积雪，冷空气活动频繁，冷空气入侵北疆时带来一定的水汽，有时表现为有降雪，有时表现为云量的增多，阴雾天气出现时地面一般都有积雪，约占90%，而无积雪时出现阴雾天气的概率只占10%，冷空气过