Page 207 - 《高原气象》2025年第6期

6 期 廖红羽等：茅台机场低能见度天气特征及主要影响因子研究 1615
-1
-2
积分（单位： kg·m ·s ）、 东向水汽通量垂直积分和 d
F h = | ∇ h θ | （2）
北向水汽通量垂直积分（单位： kg·m ·s ）等。 dt
-1
-1
d ∂ ∂ ∂ ∂
2. 1. 3 地形数据 式中： = + u + v + w ； | ∇θ |为位温水
dt ∂t ∂x ∂y ∂z
采用美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的
平梯度； F h > 0表示锋生， F h < 0表示锋消。
ETOPO2v2 地形数据。该数据是于 2006 年 4 月由
本文利用锋生函数作为诊断锋区强度和锋区
NOAA下属的国家地球物理数据中心（NGDC）发布
分布特征的综合性物理量， 分析探讨锋区对机场不
的全球地形模型， 是对 ETOPO2 进行进一步编辑、
同季节低能见度天气的影响。
完善和更新的改进资料， 其分辨率为 2′（约 4 km）
2. 2. 3 逆温层计算
（范雕等， 2021）。由于 ETOPO2v2 数据精度高、 大
逆温层按照其出现的高度一般分为贴地逆温、
小合适且应用广泛， 所以选取作为本文的地形
低层逆温和上层逆温（何永晴等， 2014）， 某地上空
数据。
同一时刻可能会有多层逆温存在。深厚的逆温层
青藏高原边界线采用国家青藏高原科学数据
和较大的逆温强度与低能见度天气的发展和持续
中心（TPDC）2021 年版青藏高原范围界线的数据。
紧密相关（李子华等， 1999； 徐艳玉等， 2006）。由
文中使用的地图是基于中华人民共和国自然资源
于低能见度是出现在近地面的天气现象， 近地面的
部地图技术审查中心标准地图服务系统下载的审
逆温层是低能见度天气生成和维持的关键， 故本文
图号为 GS（2024）0650 号的标准地图制作， 底图无
对逆温层的讨论为最接近地面的逆温层（底层逆温
修改。
层）， 主要为贴地逆温或低层逆温。本文中低能见
2. 2 方法介绍
度天气的逆温情况用低能见度天气出现前最近一
2. 2. 1 双线性插值法
个时次资料来反映。
双线性插值法的核心思想是在 x、 y 这 2 个方向
逆温层厚度定义为逆温层顶与逆温层底之间
分别进行 1次线性插值。原理是使用邻近目标点的 的高度差， 即 ΔH = H 2 - H 1 ， 其中 H 1 为逆温层底
4 个格点值， 根据其与目标点的距离赋予相应的权 高， H 2 为逆温层的顶高（曹梅等， 2022）。逆温层越
重进行线性插值。例如 P 点是目标点， 四周的 厚层结越稳定。因为逆温主要发生在对流层， 所以
Q 11 、Q 12 、Q 21 、Q 22 点是用于插值的格点， 首先在 x 方 利用绝对气压高度公式， 即气压-测高公式（hypso‐
向进行线性插值， 得到 R 1 和 R 2 的值， 再在 y 方向进 metric公式）， 将逆温层顶和逆温层底的气压高度换
行线性插值， 得到最终双线性插值点 P 的值。公式 算 成 海 拔 ， 公 式 为（Grigorie et al， 2010； Uvah，
如下（饶莉娟等， 2020）： 2017； 李帅辰和武建锋， 2022）：
f (Q 11 ) 1
é
ê ê
f ( P ) ≈ ( x 2 - x ) ( y 1 - y ) ê ê( ) 5.257 ù ú ú
( x 2 - x 1 )( y 2 - y 1 ) ê ê p 0 - ú ú 1 *(T + 273.15 )
f (Q 21 ) p ú ú
+ ( x - x 1 )( y 1 - y ) h = ë û （3）
( x 2 - x 1 )( y 2 - y 1 ) 0.0065
f (Q 12 ) （1） 式中： p 0 为标准大气压强， 一般取 1013. 25 hPa； p
+ ( x 2 - x ) ( y - y 2 )
( x 2 - x 1 )( y 2 - y 1 )
为逆温层对应的气压高度（单位： hPa）； T为该逆温
f (Q 22 )
+ ( x - x 1 )( y - y 2 ) 层对应的温度（单位： ℃）
( x 2 - x 1 )( y 2 - y 1 )
逆温强度通常用逆温层内温度随高度的递增
式中： f (Q 11 )、 f (Q 12 )、 f (Q 21 )、 f (Q 22 )为邻近目标
率 来 表 示 ， 即 每 升 高 100 m 气 温 的 增 值（单 位 ：
点的4个格点值； x i ，y j 为点Q i j 的坐标值。
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℃·10 ·m ）， 公式为（张峻和王海军， 2013； 黄惠
本文利用双线性插值法对 ERA5再分析资料进
镕等， 2020）：
行插值处理， 作为茅台机场上空的探空数据。 Δt
I = *100 （4）
2. 2. 2 锋生函数计算 h
锋生函数是指大气密度不连续性形成或锋面 式中： 逆温层温差 Δt = t 2 - t 1 ， t 1 为逆温层底温度；
强度增减的过程， 表征水平运动、 垂直运动、 非绝 t 2 为逆温层顶温度（单位： ℃）， 逆温强度越大层结
热变化和摩擦等诸多因素对锋生锋消作用的物理 越稳定。
量， 锋生函数描述了水平位温梯度随质点运动的变 逆温频率 p = m/n， 表示总共统计的 n个时次中
化率， 定义为（朱乾根等， 2007）： 有逆温存在的 m 个时次的占比。当天若出现过 1时