- 中文名
- 华南静止锋
- 外文名
- South China static front
- 描 述
- 位于我国华南地区的静止锋
- 应 用
- 天气预报
- 学 科
- 气象学
航空气象上，低能见度是指造成能见度低于800m的大雾、沙尘等天气现象。低能见度会给航空正常运行带来了很大的影响，轻则导致航班延误，重则引发航空事故，造成巨大的经济损失和人员伤亡，因此是航空气象观测和预报工泪盛兰樱作的重点之一。通过利用机场人工观测和跑道上自动站实时探测资料以及常规地面和高空探测资料。分析环流形势和边界层条件，定性研究2月21—24日大雾生成机制。同时利用二元相关系数、K均值聚类分析法对形成因子进行定量分析。探讨此次中南区域内各机场大雾生成特征与原因。
2月21日夜晚开始一直到23日早晨，武汉、长沙、桂林、广州、深圳、湛江、海口等7个主要机场先后出现了能见度低于800m。其中，广州白云机场最低能见度达到250m，武汉、桂林、海口机场的能见度长时间在300一600m之间徘徊。海口最低能见度低至50m。中南地区大面积航班受到严重影响。此次过程中还出现降水现象．且特征如同Tardif描述的一般，是典型的雨雾过程。
（1）天气形势
表1 7个机场与锋面的关系21日20时．850hPa西南急流开始形成。到22日20时达到最强，水汽输送强盛，中南地区22日清晨出现大范围雨雾天气，但不同机场的情况有所不同。武汉、长沙机场位于静止锋后，地面是西北风，但高层是西南风，空气湿度容易达到饱和，尤其是长沙机场露点温度差基本为0或1℃：桂林机场位于静止锋附近，冷暖空气处于胶着状态，降水维持时间长；广州、深圳、湛江、海口机场位于静止锋前，温度比武汉、长沙机场高，受热带海洋气团影响，湿度很大，有利降水生成。从过去24小时降水来看，静止锋附近均有降水，且锋后的长江流域降水相对锋前华南地区降水强度要大(表1)。
23日20时西南急流开始减弱。24日500hPa江南和华南地区基本转受西北风气流控制，地面北方冷空气逐渐加强，华南低槽减弱，静止锋减弱，降水减少。受500hPa小槽波动影响，湛江24日出现2次大雾。海口机场22日夜间至23日清晨出现3次短暂的大雾现象。
弃敬嘱（2）大气边界层结构
①地面风场条件21到22日，中南地区地面风速基本在2m·s-1以下．武汉机场主要以静风、东南风、西北风为主，长沙机场以吹西北风和东风为主，桂林机场长时间静风。广州、深圳和海口机场以静风、东风、西南风、西北风为主，湛江机场以吹东风、东南风为主。
23日08时起，长江流域中上游风速增大，武汉、桂林转吹偏东风时，受扩散冷空气影响，武汉机场最大风速达到7m·s-1以上，长沙西北风风速增大，而广州、深圳和海口机场南风加大。
页枣②低层水汽条件
从21日至23日的1000hPa、925hPa、850hPa的大气层水汽通量散度上看，随着冷空气推动静止锋南压，水汽通量散度大值区也南移，且随着西南急流的增强水汽辐合增强。长江流域850hPa水汽分布区与过去24小时降水区对应较吻合，武汉和长沙机场925llPa、1000hPa的水汽输入则较弱。桂林机场近地面水汽通量散度一直为负。这表示四周有水汽向桂林机场汇集，且强脚台主度较大，桂林机场湿度大，雨雾天气维持时间长。湛江机场21日1000hPa水汽通量散度也为正，地面风速较大带动水汽自湛江机场向四周辐散：22日起925hPa以下一直保持水汽辐合，风速减小至1m·s-1以下，出现雨雾天气。广州、深圳和海口机场1000hPa一直处于较强的水汽辐合区，850hPa水汽输送不稳定，不同的是广州、深圳机场925hPa一直有水汽输送。海口机场逐渐减弱。
③逆嘱局温条件
从逆温层温度来看．位于锋后的武汉、长沙机场温度低于10℃，位于锋面的桂林机场在10℃附近，而位于锋前的广州、深圳、湛江、海口在15℃附近。
（1）相关戏欠性分析
使用机场气象观测员整点观测到的主导能见度与气象要素作二元相关分析，探讨各气象要素对低能见度生成的影响。二元相关显示了两变量之间相互影响(包括直接影响和间接影响)的程度，不排除第三变量的影响。风向、降水数据采取事件概率回归法转换：北风(0°≤冬风向<9°或270°≤风向≤360°)记为0，南风(90°≤风向<270°)记为1，风向不定和静风记为-1，有降水记为1，无降水记为0。
二元相关分析结果可以看出：七大机场的温度露章采垫点差与能见度是正相关性。且系数较大，表明温度露点差越小，湿度越大，能见度越低；降水因素呈负相关性，降水越大，能见度越低，这两个特征和雨雾天气的本质吻合。
武汉和长沙机场相似之处在于。温度和温度露点差的贡献远比其他气象要素大。但对两地能见度贡献较大的温度因子．正负正好相反。
而对桂林、广州、深圳、海口机场来说，风速越小越利于雾的形成，地面温度越低，与低层大气层向下输送的西南暖湿气流混合．越利于雾的形成，当南风加大时，能见试厦腿度好转。
（2）聚类分析
根据能见度和各气象要素的相关系数，采用K均值聚类法，对七大机场进行分类。通过MATLAB软件计算，得出第1类为武汉和长沙，第2类为桂林，第3类为广州、深圳和海口，第4类为湛江。每个轮廓值都是正的．且均在0.2以上。说明分为4类是非常合适的。
(1)此次中南地区的雨雾天气在华南静止锋、逆温层以及弱冷空气入侵条件下形成。出现雨雾的七大机场中，武汉、湖南机场属于锋后雾；桂林机场属于锋面雾或低压倒槽雾；广州、深圳、海口机场属于锋前雾；湛江机场属平流雾。
(2)二元相关分析得出，七大机场的温度露点差因子与能见度为正相关性，降水因素呈负相关性。武汉、长沙机场的温度和温度露点差对能见度的贡献远比其他气象要素大。风速因子和温度因子对能见度的贡献是相反的。对桂林、广州、深圳、海口机场来说，风速越小，地面温度越低，越利于雾的形成。
(3)根据能见度和各气象要素的相关系数，采用K均值聚类法对七大机场进行分类。聚类分析结果如下：第l类为武汉和长沙，第2类为桂林，第3类为广州、深圳和海口。第4类为湛江。 [1]
中尺度对流系统(Meso-scale convective system，缩写为MCS)是造成严重气象灾害的主要天气系统之一。近些年我国的学者对MCS做了大量的研究。通过普查研究了中国及邻近地区1993—1995夏季MCS的天气气候特点，发现华南西部、高原东侧、长江中下游、黄河下游均是MαCS多发区。对处于华南静止锋上的MCS全面、系统的研究还比较少，加之广西中北部暴雨具有强度大，局地性和骤发性强，时空分布极不均匀等特点，预报有很大难度。研究的MCS采用马禹等 [2]702定义的标准，即：MαCS和MβCS是红外云图上具有圆形或椭圆形冷云盖的对流系统，其云顶亮温tBB≤-32℃的冷云盖的短轴在1.5-3.0纬距(1纬距约为111km)之间的为MβCS，超过3.0纬距的为MαCS，偏心率为0.5。
图1 (a)2010年6月18日三防镇(b)柳州市17日20时-18日20时降水实况研究主要采用9210卫星资料、加密自动站资料、常规高空地面资料、雷达资料、T639模式零场资料，分析2010年6月17-18由静止锋触发的中尺度对流云系所引发的柳州北部及其周边地区暴雨过程进行分析，为以后相似过程预报提供参考。
大尺度环流背景
图2这次暴雨的发生与高低空天气系统的有利配置是密不可分的。在对流层高层，我市处在高空辐散风场的附近；而对流层中层，华南地区北侧处在东亚大槽槽后的西北气流中，高原上不断有小槽分裂东移动影响，南侧处于副高边缘，在低空850hPa上如图2（b），虽然西南风没达到急流强度，切变线也位于26°N附近，但我市北部处在有很强的西南风风速辐合带。另外，地面上华南地区始终维持一条近似东西走向的静止锋。因此，这次过程的主要响系统是高原小槽、超低空急流和地面静止锋。其中，500hPa副高的稳定维持，有利于冷暖空气在桂北的北部地区附近不断交汇，导致大气层结向不稳定状态的转变；而高层辐散场的分布与低空切变线的对应，则有利于对流运动的加强、发展和维持。
中尺度对流系统的观测演变特征及分析
（1）MCS活动概况
从6月17日20:00（图2a）开始，造成该次暴雨过程的对流云团开始发展，云图上此时从贵州盘县到桂林一带有4个小对流云团开始逐渐发展，相应地面6小时降雨也达到了20-60mm。23:00贵州境内的2个小对流单体东移合并为一个，桂林上空和柳州融安、融水一带的2个小对流云团也发展合并，最终形成了2个中β尺度对流系统(分别记为MβCS-A、MβCS-B)（如图3（b）），主要强降水区在对流系统的东南部；与MβCS-A对应的强降雨中心在河池的罗城和环江一带，最强降雨量达20以上；与MβCS-B对应的强降水中心在桂林永福一带，最强降雨量达40以上。
到18日00时，MβCS-A继续发展东南移动，MβCS-B中心位置稳定少动，在原地发展。A、B两个对流云团迅速合并成为一个对流云团MαCS-C（如图3（c）），云区范围扩大并形成椭圆形的云区。并发展成为了一个-52℃云区范围超过5000km2的中α尺度对流系统，对流强度也得到了进一步加强，云区内逐渐发展出了云顶温度<-80℃的核区，但还是可以看到与原来2个中β尺度对流系统对应的雨区还存在，其中MβCS-A的偏北侧云顶温度<-80℃的核区发展很快，在其对应下的59022（南丹站）1h降雨达到70.9mm，由于云顶温度<-80℃的核区位置在整个对流云系的北部，核区对应下的区域降水最明显，雨强最大；核区南北侧区域均有一定的降水；但雨强较小，如其北侧的N8126（拉堡站）小时降雨不超过5mm，这一特征说明高层的中尺度对流系统与地面静止锋位置相对应才能引发的强降雨。
18日02-04时MαCS-C基本在原地发展（如图3（d）（e）），tBB<-80℃的核区面积逐渐扩大，对应地面融水三防站（N2024）记录02-04时每小时的雨强，分别为34.2mm、46.7mm、47.6mm，正是由MαCS-C的影响造成的。直到此时是该中α尺度对流系统发展最强盛时期，但仅维持了约1h，06时，tBB<-80℃的核区范围减小到不足04时的一半，降水区和强度也相应缩小减弱。但是<-80℃的核区稳定少变，对应地面降水看，三防镇05-06时1h降雨达到63.3mm。之后系统即开始减弱，主要表现TBB<-80℃的核区范围减小，降水区和强度也相应缩小减弱。对流云区范围减少东移减弱消亡，09时后，过程降水基本结束。
以上的分析表明，主要发生在18日凌晨期间的这场华南静止锋面上的暴雨过程是由4个小的对流单体，逐渐发展成2个中β尺度对流系统，最终发展成为一个中α尺度对流系统影响造成的，中α尺度对流系统发展最强时的水平尺度均可达到1000km左右，维持时间也达到了6h以上，强降水主要在TBB<-80℃的核区南侧边缘。与MβCS-A对应的雨团多集中发生在贵州西南部及河池北部地区，主要呈近似椭圆状结构；而与MβCS-B对应的雨团成带状结构；与MαCS-C对应的雨团降水强度最强，也呈现带状与静止锋位置比较一致，主要影响南丹、融水、永福一带地区。
（2）中尺度环境
表2 2010年6月17日广西北部锋面两侧探空代表站点计算的物理量
图4中尺度对流系统的雷达回波特征分析
图5研究结论
本次过程是华南静止锋上MCS暴雨过程，通过对采用的多种资料，对（静止锋西段）桂西北部2010年6月17-18日局地大暴雨的大尺度环流形势、中尺度对流系统的动力、热力触发机制、中-α尺度对流系统发生发展等进行分析，得到如下结论：
(1)大暴雨发生前，中高纬地区呈现“两槽一脊型”，贝加尔湖及以东的低槽稳定维持，为冷空气的南下提供了有利的环流条件。高原小槽分裂东移为暴雨的产生提供了有利的动力条件。
(2)200hPa南亚高压东侧的西北气流加强，500hPa有高原小槽东移，925hPa的超低空西南急流，丰富的大湿度气流既为暴雨提供了有利的水汽条件，又有利于对流不稳定层结的建立和维持，低层辐合与高空强辐散场配置,有利于大气形成强烈的上升气流,为中尺度对流系统发生发展提供有利的动力背景。
(3)对云顶温度TBB资料分析，本次暴雨是由4个小的对流单体，逐渐发展成2个中β尺度对流系统，最终发展成为一个中α尺度对流系统影响造成的，中α尺度对流系统发展最强时的水平尺度均可达到1000km左右，维持时间也达到了6h以上，在TBB<-80℃的核区，而强降水主要在核区南侧边缘。
(4)华南静止锋上或锋前的中尺度对流系统发生在高水汽、高对流不稳定能量、低对流抑制能量和低抬升指数等有利的环境场中，抬升凝结高度低也是中尺度对流系统和暴雨产生的一个重要因子。
(5)CAPPI(1.5km)反射率因子显示，MCS的生成、发展和消亡，对应一条反射率因子>45dBz、东西向强对流云带的生成、东移发展、减弱的过程。对于MCS的生成、发展、维持和消亡，在CAPPI(1.5km)径向速度图上看到：首先有中γ尺度的逆风区生成，接着出现气旋性辐合或径向辐合，并出现了明显的列车效应，最后形成了弓形的强对流云带的东移，生成范围很大的径向强辐散气流；弓形回波的减弱消失，预示着MCS的减弱或消散。 [3]
