科普 | 成都静稳天气成因

来源:成都气象   编辑:环境生态气象中心   发布时间:2017-12-23

      静稳天气通常是指近地面风速小,大气层结稳定等不利于大气污染物扩散的天气。成都地区秋冬季节大气层结稳定, 降水量和降水日数较春夏季均明显减少,静稳天气出现频率急剧加大,进而加剧了成都雾、霾天气的发生以及其长时间维持。静稳天气的形成主要受青藏高原大地形和盆地地形的共同影响,其形成原因和机理较为复杂。静稳天气本质上由低层大气动力、热力特征所决定。

1.动力成因

      动力特征主要通过风速来体现。因此,可以从造成成都地区风速小的原因进行分析:

(1)青藏高原大地形影响。冬半年中纬度西风气流遇青藏高原发生绕流分支,气流分别围绕高原南北边缘进行绕流,四川位于青藏高原东侧,处于西风气流中的背风部位,因此整个四川盆地均位于风速“死水区”内。加之成都西缘为龙门山脉,东缘为龙泉山脉,地形更加闭塞,大气的水平流动进一步减弱,导致成都地区地面风速小。

成都市周边地形示意图成都市周边地形示意图

(2)盆地地形影响。受北部秦岭、大巴山山脉影响,北方冷空气受到阻挡,难以直接进入盆地,多从盆地东北部回流进入,冷空气到达位于盆地西部边缘的成都地区时,多呈强弩之末,对增大本地风速的作用有限。

(3)城市化进程影响。观测数据和研究表明许多城市近几十年地面风的年平均风速呈长期下降的趋势,主要是城市下垫面摩擦拖曳力增大,对风有阻挡、削弱效应。成都平原城市密度大、近几十年城市发展快,也是导致成都风速减小的原因之一。

2.热力成因

      热力成因的特征体现为大气层结处于稳定状态,而逆温层正是大气处于异常稳定状态最主要体现。因此可以从成都地区秋冬季逆温层频发的角度进行分析:

(1)引发逆温的机制多。逆温形成,通常有五种机制,分别为下沉气流增温形成、夜间地面逆辐射形成、暖湿平流形成、盆地地形形成和冷暖空气相持形成五种方式。下沉气流逆温是受青藏高原大地形影响,西风气流越过高原会下沉增温形成,或受高空高压中空气下沉增温而形成;盆地地形逆温是受盆地地形影响,山区夜间降温快,山区空气冷却顺山而下缓慢抬升地面暖空气形成;夜间地面逆辐射逆温是夜间天空晴朗,地面温度低,但仍然向大气发射长波辐射而降温,贴地大气受地面热传导和湍流影响,温度下降较上层更为明显而形成;平流逆温是暖湿气流流动覆盖到温度较低的地面而形成;锋面逆温是冷暖空气势力相当,稳定少动形成准静止锋,暖空气在上冷空气在下形成。成都地区除冷暖空气相持形成逆温这种机制外,其它四种机制均具备,较我国其他地区形成逆温的机制多,这些机制还常有发生,因此逆温层发生频率高。

(2)打破逆温层的机制少。成都秋冬季节逆温层被快速打破的机制较少,主要是由于秋冬季青藏高原上天气系统活动较弱,力量小,不利于对流扰动的发生,从而不利于打破逆温层;其次,地面冷空气受秦岭阻挡,难以进入盆地,也不利于破坏逆温层。

(3)发生逆温的基础条件好。四川盆地是我国空气湿度大,日照时间最少的区域,这是由于盆地的特殊地形造成的。从西南或东南方向输送来的水汽在盆地内积累并抬升,发生辐合与冷凝形成低云,低云一方面吸收太阳辐射升温,另一方面遮蔽阳光,减少到达地面的太阳辐射,地面温度上升困难,使得盆地内大气更容易处于上热下冷的状况,容易发生逆温现象。

成都秋冬季多静稳天气成因综合示意图成都秋冬季多静稳天气成因综合示意图

三、总结

      成都受特殊的地理地形影响,大气的水平流动弱,风速小;阴天多,逆温层发生条件好;逆温层形成机制多;逆温层破坏机制少。这些因素共同导致成都逆温出现频率高,大气层结多处于稳定状态,静稳天气现象突出,是我国静稳天气高发区。