杨贵 高媛 张泽瑾

摘要：本文利用基本气象站常规气象要素观测数据、NCEP再分析资料以及MICAPS资料等，对2020年秋季影响中卫灌区的两次典型静稳天气过程的气象要素变化特征和成因進行了分析，研究表明：（1）两次静稳天气过程中，高空形势场稳定，500hPa中卫灌区处于弱槽后脊前，以偏西或西北气流为主，系统稳定少动。（2）地面气压梯度很小，风力比较弱，大气层结比较稳定，且低层有风向或风速的弱辐合。（3）低层存在逆温现象，逆温会抑制大气的垂直运动和对流天气的发生，导致污染物在低层的停滞和积聚，有利于雾、霾天气的产生及维持。（4）大雾天气发生前期中卫灌区有降水天气，近地层和低空水汽含量高，中层弱的干冷空气侵入;大雾期间，近地层有弱的下沉运动，层结较为静稳，有利于大雾的发生和维持。霾天气期间，低层好的湿度条件导致污染物吸湿增长，加剧了此次污染过程，且中卫灌区整层大气有弱的辐合上升运动，对污染物的积聚有一定的正作用。

关键词：中卫灌区; 天气形势; 静稳天气

1 引言

秋冬季节是雾、霾天气多发的时段，而静稳天气就是形成雾和霾的重要条件之一。当大气比较稳定时，空气的交换流通能力变弱，污染物扩散气象条件变差，空气中的气溶胶粒子被限制在低层大气中，并逐渐聚集易形成污染天气[1]。雾、霾天气发生后严重影响城市的能见度，为出行带来一定的阻力，同时受空气颗粒污染物长期影响，可引起急性和慢性支气管哮喘、肺炎等呼吸道疾病和心血管疾病[2]。因此研究静稳天气的成因具有非常重要的科学意义。

目前关于静稳天气的研究比较少，大多数是对区域性重污染天气或者霾天气过程的研究。例如杨素英等从污染过程产生的天气条件、污染物输送轨迹等方面对北京秋季一次重污染天气过程的形成原因进行了分析[3];苏航等利用气象要素观测数据、空气质量监测数据、NCEP再分析数据等，对2015年11月7日至14日辽宁地区的一次典型重污染天气过程的特征及成因进行了分析探讨[4]。或者有从单一方面分析重污染天气的特征。例如王盈通过对地面要素场的分析研究得出发生在京津冀一带严重霾天气过程的特征[5];王耀庭等利用ALS300激光雷达系统测量的信号，根据Fernald方法反演的气溶胶消光系数的最大突变即最大递减率的高度确定大气边界层高度，研究了北京城区夏季静稳天气下大气边界层与大气污染的关系[6]。

开展静稳天气的研究，对保障道路交通安全和防治大气污染有一定的参考价值。

2 资料

选取2020年秋季影响中卫灌区的两次典型静稳天气过程，利用基本气象站常规气象要素观测数据、NCEP再分析资料以及MICAPS资料等，分析静稳天气发生时气象要素的变化特征，总结中卫灌区形成静稳天气的成因。

3 大雾实况和要素变化

2020年9月23日凌晨到上午，中卫灌区出现了浓雾天气，中卫和中宁国家基本气象站最小能见度分别为68m和194m。到了午后随着太阳辐射增强和风速增大，近地面层湍流增大，大雾逐渐消散，能见度转好。

23日04时到08时，中卫灌区相对湿度增大，在75%左右，08时到12时相对湿度最大，达95%以上，12时以后相对湿度降低到50%以下。中卫灌区风速的变化幅度不大，其中西部从04时到12时平均风速都在1.7m/s以下，12时后风速增大到2.5m/s左右，东部都在1.7m/s以下，有较好的微风条件。中卫灌区平均温度08时之前在15℃左右，08时到09时有所下降，之后随着太阳辐射的增强温度有上升，到12时以后，温度增强到19℃以上。

4 雾霾天气实况和要素变化

2020年11月15日白天，中卫灌区出现了雾霾天气，最低能见度出现在中宁国家基本气象站为687m，到下午13时以后能见度升至2500m以上。

15日07时到17时，中卫灌区相对湿度变化趋势为先增大后降低，08时到09时相对湿度最大，达90%以上，09时以后相对湿度逐渐降低。中卫灌区风速的变化幅度西部较东部偏大，西部从0.7m/s增大到6.8m/s，东部都在2.9m/s以下。平均温度在08时到09时之间下降8℃左右，09之后随着太阳辐射的增强温度缓慢上升，到13时以后，温度增强到16℃以上。

5 高低空环流形势变化

9月22日白天，中卫市出现小雨，中卫灌区降水量普遍在3mm以上。降水天气增大了近地层的湿度，为大雾的形成提供了有利的水汽条件。

9月23日08时500hPa中卫灌区以西西北气流为主，短波槽和冷中心都已经过境，高空没有明显的系统影响;700hPa中卫灌区以槽后的西北气流为主，无明显槽脊，冷空气活动弱;850hPa中卫灌区是受高压的控制，有西南气流和弱的风速辐合;地面处于弱高压的控制下，风速较小，并且有风向的弱辐合。

11月15日08时500hPa中卫灌区以西西北气流为主，无明显的槽脊过境，冷空气活动弱;700hPa和850hPa环流形势相似，中卫灌区都以东南气流为主，南部有弱辐合区，其上有暖中心;地面处于低压的控制下，风速较小，并且有风向的弱辐合。

6 探空分析

9月23日大雾期间，用中卫国家基本气象站08时的地面温度和露点订正08时银川的探空图，在低层存在明显的逆温层，并且低层温度露点差较小，湿度条件较好;低层为偏南风，且风随高度顺时针旋转，中低层有暖平流;除低层外中高层温度露点差较大，比较干燥，且吹一致的西北风。

11月15日雾霾天气期间，用中卫国家基本气象站08时的地面温度和露点订正08时银川的探空图，在低层存在明显的逆温层;并且低层温度露点差较小，湿度条件较好，中高层温度露点差较大，比较干燥;低层为偏东风，风速较小，中高层吹一致的偏西风，风向随高度有明显的转变。

7 物理量场分析

9月23日大雾期间，500hPa涡度中卫灌区为负值区，表明有辐散运动，有利于下沉运动的发展和维持，也有利于污染物的累积。11月15日雾霾天气期间，500hPa涡度中卫灌区为正值区，表明有辐合运动，有利于上升运动的发展，对污染物的聚集有一定的正作用。

根据200hPa及850hPa散度场可以看出，9月23日大雾期间，中卫灌区200hPa散度為数值较小的负值区或零散度区，850hPa中卫灌区为正值区，近地层有弱的下沉运动，层结较为静稳，有利于大雾的发展和维持。11月15日雾霾天气期间，中卫灌区200hPa和850hPa散度都为数值较小的负值区或零散度区，整层大气有弱的辐合上升运动，对污染物的积聚有一定的正反馈。

根据地面的相对湿度数值和850hPa湿度场可以看出，9月23日大雾期间低层湿度好，有较高的水汽含量，随着辐射增强到中午前后湿度降低。探空图表明中层较干，当中层弱的干冷空气侵入时，有利于大雾的发展和维持。11月15日雾霾天气前期低层湿度较大，有较高的水汽含量，随着辐射增强湿度有所下降。

8 结论

2020年9月23日，中卫灌区出现大雾天气;11月15日，中卫灌区出现雾霾天气。通过对这两次静稳天气过程的特征和成因分析，得出以下结论：

（1）两次静稳天气过程中，高空形势场稳定，500hPa中卫灌区处于弱槽后脊前，以偏西或西北气流为主，系统稳定少动。

（2）两次静稳天气过程中，地面气压梯度很小，风力比较弱，大气层结比较稳定，且低层有风向或风速的弱辐合，为雾、霾的形成提供有利的环境。

（3）两次静稳天气过程中，低层存在逆温现象，逆温会抑制大气的垂直运动和对流天气的发生，导致污染物在低层的停滞和积聚，有利于雾、霾天气的产生及维持。

（4）两次静稳天气过程中，大雾天气发生前期有降水天气，近地层和低空水汽含量高，配合中层弱的干冷空气侵入，有利于大雾的产生和维持;霾天气发生时，低层湿度条件好也会导致污染物吸湿增长，加剧了此次污染过程。

（5）两次静稳天气过程中，通过对涡度场和散度场的研究发现，大雾期间，中卫灌区近地层有弱的下沉运动，层结较为静稳，有利于大雾的发展和维持。雾霾天气期间，中卫灌区整层大气有弱的辐合上升运动，对污染物的积聚有一定的正作用。

参考文献：

[1]黄少妮，袁媛，井宇，等. 陕西关中地区冬季一次重霾污染过程及气象条件影响分析[J].干旱气象. 2016 （06）.

[2]尹路婷，李尚锋. 2017年秋季长春市一次严重雾霾天气过程分析[J].气象灾害防御，2019，v.26;No.105（02）：27-32.

[3]杨素英，赵秀勇，刘宁微.北京秋季一次重污染天气过程的成因分析[J].气象与环境学报，2010，v.26;No.114（05）：13-16.

[4]苏航，陆忠艳，阎琦，等.辽宁地区典型重污染天气过程分析[A].中国环境科学学会.2020中国环境科学学会科学技术年会论文集（第一卷）[C].中国环境科学学会：中国环境科学学会，2020：12.

[5]王盈.京津冀地区典型灰霾天气地面要素场特征分析[J].内蒙古科技与经济，2020，No.455（13）：66-67+81.

[6]王耀庭，李威，张小玲，等.北京城区夏季静稳天气下大气边界层与大气污染的关系[J].环境科学研究，2012，v.25;No.177（10）：1092-1098.

[7]迟春艳，杨文艳，孙卓，等.盘锦地区一次重度雾、霾天气过程的分析[J].农业科技与信息，2019（14）.

[8]孟燕军，王淑英，赵习方. 北京地区大雾日大气污染状况及气象条件分析[J]. 气象，2000，（03）：40-43.