大雾消散时间的客观化预报

公路交通的发展对促进经济发展以及方便人们
生活起到重要作用,但大雾给公路交通带来了很多
不便。交通管制部门对于大雾的生消时间非常关
心,客观准确地预报大雾生成与消散时间是实施合
理调度的依据。本文利用气象观测实况资料,选取
预报因子,建立大雾消散时间的线性回归预报方程。
考虑到数值预报产品(格点资料)存在一定误差,所
以在预报时,首先将前一阶段的数值预报产品资料
与实况资料进行插值订正,将格点资料转换为站点
资料,然后将转换后的资料作为预报因子,代入方
程,进行大雾消散时间预报。预报考虑了石家庄天
气特点的阶段性,对10~11月和12~1月分别建立
预报方程。另外,通过分析自动气象站观测资料,发
现气温的变化情况对大雾的消散时间有很好的指示
作用,因此,根据自动站提供的实时气温资料对大雾
消散时间进行预报订正。
1　石家庄雾的特点及形成条件
在晴空少云的夜间或清晨,微风或静风时,地面
有效辐射强,散热迅速,使近地面气层降温明显,有
利于水汽凝结。当低空有辐射逆温形成时,有利于
近地面层大量雾滴聚集于逆温层下而形成辐射雾。
雾的生成主要依赖于四个条件[1]:(1)冷却条件:晴
空辐射降温和冷空气影响。(2)水汽条件:湿度越大
或湿层越厚越有利于雾的形成。(3)风的条件:静风
有利于形成浅雾,但不利于形成大雾;微风(1~3m·
s-1)对大雾的形成最为有利。原因是地面辐射冷却
所及气层的厚度与乱流强度有关,微风时,能使辐射
冷却作用扩散到适当的高度,使水汽垂直输送到一
定高度,有利于形成一定厚度的雾。(4)层结条件:
近地面层比较稳定或有逆温存在,有利于水汽和尘
埃杂质的聚集,易形成雾。
石家庄的大雾日主要集中在10月至次年1月,
多为辐射雾。1990~2000年10~1月,石家庄共出
现202个大雾日,表1给出了大雾前一日14时的部
分地面气象要素的统计情况,这些要素分别代表了
形成大雾的冷却、水汽、风和层结条件状况。由表可
见,大雾生成的前一天相对湿度和水汽压较大,能见
度较低,温度露点差小,风速小。说明水汽充足、层
结稳定、风速小是形成大雾的有利条件。另外,当出
现偏西风时,湿度将下降,温度升高,不利于雾的形
成;而吹偏东风时,湿度增加,有利于雾的形成。由
大雾前一日14时各风向出现的频率可以看出,偏
东、偏南风有利于雾的形成,偏西风时,石家庄基本
不出现大雾。
·22·表1　石家庄1990~2 000年10~1月大雾前一日14时气象要素表
相对湿度/% 水汽压水汽压/hPa能见度/km气压/hPa　风速/m·s-1　温度露点差/℃
10月
平均值65 13.8 5.1 1008.5 1.5 7.5
最小值29 8.2 0.6 998.6 0.0 1.0
最

大值93 19.6 30.0 1018.6 4.0 19.0
11月
平均值76 7.9 3.4 1012.8 1.5 4.4
最小值41 3.8 0.2 1000.3 0.0 0.1
最大值100 12.6 15.0 1023.0 3.0 12.4
12月
平均值71 5.2 2.7 1014.5 1.5 5.2
最小值24 2.3 0.0 1001.3 0.0 0.0
最大值100 8.1 13.0 1030.2 4.0 19.1
1月
平均值64 3.8 3.3 1017.1 1.7 6.9
最小值24 1.8 0.2 1003.4 0.0 0.4
最大值97 5.8 20.0 1030.4 4.0 18.7
2　预报因子的选取
大雾出现后,其消散条件实际上是与生成条件
相反的。本文从反映湿度、温度、风和大气层结几方
面选取了如下大雾消散的预报因子:
(1)湿度及其变化:08时本站地面相对湿度、前
一天14时本站地面露点、08时850hPa温度露点差。
(2)温度及风的情况:20时地面24小时变压、08
时850hPa温度、08时850hPa风速、20时850hPa24
小时变温。
(3)层结状况:08时850hPa温度、08时925hPa
与地面温差。
其中,湿度因子与大雾消散时间的相关性最好。
另外,湍流混合引起的热量、动量和水汽的垂直输
送,特别是上层高湿区水汽向下输送,对雾的维持起
着重要作用[2]。在计算上述预报因子时,由于石家
庄没有探空资料,故用北京、太原、邢台三站探空资
料平均值代替。
3　预报方程的建立
在1990~2000年10~1月的202次大雾个例
中,选取探空资料完整的65个个例,对于白天大雾
观测时间为两段的,如果相隔大于两个小时,则消散
时间定为第一段的结束。建立65个个例各预报因
子的序列,将消散时间分成6个等级,6时之前为1
级,6~8时为2级,8~10时为3级,10~12时为4
级,12~14时为5级,14时以后为6级。然后用多
元线性回归方法,分别建立石家庄10~11月和12~
1月大雾消散时间的预报方程,方程中用到的预报
因子均为实际观测值。在预报方程实际应用中,除
了前一天14时本站露点为实况资料外,其它均需用
数值预报产品资料,为了使数值预报资料与实况资
料统一,消除数值资料的系统误差,将35~40°N,110
~120°E范围内格点上的平均值作为石家庄站的数
值预报结果,利用前30天两者的序列值,对数值预
报产品资料进行订正,然后再代入预报方程,得出消
散时间的等级预报。预报方程可用于下午的24小
时预报,也可用于上午的12小时预报。10~11月方
程为:
y= 0·0374x1- 0·00493x2+ 0·05096x3-
0·03069x4-0·20383x5-0·2675x6-0·00284x7-
0·0181x8+0·1056x9+0·00237x10-6·0048
样本个数为32,复相关系数为0·9258。
12~1月方程为:
y= 0·02934x1- 0·02536x2+ 0·01277x3+
0·02122x4-0·02246x5-0·07593x6-0·002714x7
-0·02265x8+0·0334x9+0·03792x10+2·4765
样本个数为33,复相关系数为0·9136。
其中,y:大雾消散时间等级;x1:08时地面相
对湿度;x2:20时地面24小时变压;x3:前一天14
时地面露点; x4:08时850hPa温度; x5:08时
850hPa风速;x6:08时850hPa温度露点差;x7:20
时850hPa24小时变

温;x8:08时850hPa温度与地
面气温之差;x9:20时地面相对湿度;x10:08时
925hPa温度与地面气温之差。
4　预报方程的检验
利用上述预报方程,2001年10月开始进行石
家庄大雾消散时间预报试验,2001年用T106资
料,2002年用T213资料。试报检验结果如表2。
可见,12次试预报中,大雾消散时间预报基本准确
·23·的有9次,预报准确率75%,2002年12月2日和
13日存在较大预报误差,但分析实况来看,12月2
日和13日石家庄站观测记载大雾结束时间较早,
但能见度全天都很差,一直略大于1公里,而且周
围部分台站的大雾全天未消,只有4日预报时间较
实况有所提前。总体上看预报效果比较好。
表2　2001~2002年大雾消散时间及预报结果
大雾出现日期大雾实际消散时间预报等级预报消散时间
2001·10·15 10时32分3.3 9~11时
2001.10.24 16时24分5.5 15时以后
2001.10.28 00时36分-4.6 6时以前
2002.12.2 10时28分7.0 15时以后
2002.12.3 20时00分6.7 15时以后
2002.12.4 18时26分4.3 11~13时
2002.12.9 07时32分2.2 7~9时
2002.12.10 12时53分3.8 11~13时
2002.12.11 09时30分2.4 8~10时
2002.12.12 10时08分2.6 9~11时
2002.12.13 06时40分4.9 15时以后
2002.12.16 12时16分3.8 11~13时
5　自动站资料对消散时间的订正
雾怕晒,日出后升温情况直接决定了雾的消散
速度,2000年6月石家庄市区建立了6个4要素
自动气象观测站,目前已增加到8个,观测项目有
风向、风速、气温、降水量,每3秒钟更新一次资料,
由此可以利用自动站实时资料对雾消时间进行订
正预报。据2000年10~12月自动站资料分析结
果表明,当气温升至与露点温度之差约1.3℃时,
大雾将迅速消散。特别是当有偏西风时,气温升速
快,大雾消散得也快。将上述指标应用于2001~
2002年大雾消散时间的短时订正预报,效果很好。
例如:2001年10月15日08时的温度露点差为
0℃,10时为0.4℃,10时30分为1.6℃,预示着大
雾很快消散,实际上这天大雾消散时间为10时32
分。由此可见,自动站资料对大雾消散时间的预报
具有指导意义。
6　小结
6.1　分析石家庄大雾形成条件,找出大雾消散时
间的预报因子,利用实况资料建立大雾消散时间预
报方程;将数值预报资料进行系统误差订正,将格
点资料插值订正为本站站点资料,代入方程,计算
出大雾消散时间的等级及时间,预报效果可用于下
午的24小时预报,也可用于上午的12小时预报,
2001~2002年秋冬季预报效果较好。
6.2　利用市区自动站的气温和风的实时资料,对
市区不同方位大雾消散时间进行短时预报并实时
订正,预报效果较好,尤其对高速公路服务提供了
可靠依据。2003年1月1日河北省28个国家级
自动站的建立,对地面常规观测是一个很好的补
充,对较大范围大雾消散时

间的预报,尤其对高速
公路沿线大雾消散预报,可以做到更加客观准确。