低能见度雾的分级预报方法研究

利用2007年11月—2009年12月京石（北京-石家庄）高速公路沿线气象站的人工观测资料、自动站资料和交通气象自动站资料,对低能见度雾天气进行分级统计,找出各级雾的生消特征。应用天气学原理和数理统计方法对低能见度雾的生消机理进行研究,利用相关分析找出了与低能见度雾的生消有密切关系的气象因子,建立能见度与气象因子之间的回归方程;在此基础上,结合对低能见度雾的成因分析和预报经验,加入降水因子和大气稳定度因子,建立低能见度雾的分级预报方程,找出各级雾的生消判别指标,为低能见度雾的分级客观化预报奠定基础。各预报因子采用MM5精细化数值预报产品,并通过自动站实时监测资料和预报员的综合预报结果对数值预报产品进行合理订正,得到预报时刻各气象因子的值,从而实现低能见度雾的分级客观化预报。      

降水对雾中能见度参数化的影响

雾的能见度是雾滴数浓度和含水量的函数,可以利用雾滴数浓度和含水量进行参数化得到能见度拟合值。但是当雾中有降水存在时,降水会影响雾滴数浓度和含水量,进而影响能见度参数化。2009年1月19日至3月5日在湖北恩施雷达站进行了包括雾微物理特征、雨滴谱及雨滴末速度、能见度以及基本气象要素的观测。利用不同的能见度参数化公式得到能见度拟合值,并与实测值进行对比分析,考虑雾中降水影响时的能见度拟合值要比不考虑降水时的能见度偏差大,因此在有降水伴随雾产生时,降水的效应可忽略不计。同时,利用40％的雾滴谱观测数据建立了良好的模型用于拟合当地的能见度,并利用Gultepe公式得到相应的参数,对当地的能见度进行了计算和预报。     

降水现象与雾同时存在的观测

雾是南方常见的影响能见度的视程障碍现象 ,它的特征是大量微小的水滴浮游空中 ,常呈乳白色 ,使水平能见度 <1 .0km。雾有时会伴有降水出现。由于《地面气象观测规范》指出 ,毛毛雨一般降自雾或层云中 ,有些观点就认为 ,出现雾时 ,一定要把同时存在的降水记为或转记为毛毛雨才恰当。其实不然。《规范》并没有硬性地规定雾一定要配合毛毛雨出现 ,有雾时的降水也可以是雨或阵雨。那么 ,在实际工作中 ,怎样来判断有雾时降水的性质呢 ?1　雾形成的条件形成雾的物理过程就是近地面层大气降温增湿的过程。东莞站位于郊外旅游区内 ,观测场四周大都…     

厦门能见度的准周期性变化

利用厦门机场2000～2002三年白天（08～20时）逐时能见度及相应的相对湿度、风资料，通过统计方法和小波分析，发现厦门能见度有显著的日变化、季节变化、季节内和准两周等不同尺度的变化，并且分析了这几种变化的基本特征。在每天有记录的时刻08～20时，能见度日变化明显，在清晨、傍晚最低，午后最高；能见度存在季节变化，在一年中3～5月能见度最低，这正对应着厦门的雾季，厦门地区的能见度与当地的雾关系密切；能见度还存在显著的季节内（30～60d）变化和准双周（10～20d）变化，这与东亚季风区内的大气振荡有关。     

重庆能见度特征分析及其与颗粒物浓度和气象影响因子的关系

利用重庆地区能见度及温、压、湿、风等气象资料和大气颗粒物浓度数据，对重庆能见度特征及其影响因子进行分析，采用神经网络方法建立能见度预报模型，分析比较了引入PM2.5浓度因子对预报模型的影响效果。发现：重庆地区能见度分布呈现西低东高以及长江沿线较低的分布特征；雾发生时的平均能见度低于降水时能见度也远低于剔除雨、雾后的能见度，表明低能见度受大气中水汽影响更大；雾在冬季比例明显增加，使得平均能见度在冬季明显降低，而6月和10月降水增多是导致这两个月平均能见度出现明显降低的重要原因；能见度日变化呈现单峰型，雾和降水高发时段与平均能见度低值区重叠，是造成夜间能见度低的一个重要原因；大气湿度、温度及颗粒物浓度都是影响能见度的重要因子，当相对湿度小于70%时能见度随PM2.5增加明显降低，当相对湿度大于70%时PM2.5对能见度的影响降低；在能见度的客观预报模型中引入PM2.5浓度因子的预报效果好于不引入该因子的效果，特别是秋冬季的预报效果改善明显。     

郑州机场能见度变化特征及雾的成因分析

能见度是影响飞机能否正常起降的重要气象条件。通过对能见度的变化特征研究,可以得出能见度在不同季节、不同的天气条件下出现的时间段和持续时间的变化特征。低能见度现象主要是由大雾引起的,分析雾的成因对了解和解释低能见度现象及其变化规律具有重大意义。根据郑州机场实际情况,采用13小时人工观测的数据格式,利用郑州机场1998-2002年的观测资料对郑州机场的能见度进行了统计分析。统计结果表明,郑州机场低能见度现象97%是由雾引起的,其中辐射雾和平流雾引起的低能见度现象占76%,是造成低能见度现象的主要的雾的类型。在影响郑州机场能见度的四种类型的雾中,辐射雾和平流雾发生的频率高,平流雾影响持续时间长,融雪雾对能见度的影响最大。逆温层和低层丰富的水汽是辐射雾和平流雾形成的条件,在今后对雾的预测中,应首先考虑这两个因素。     

雾和水平能见度观测中存在的问题

台站观测和百班验收中,发现能见度和天气现象记录中存在问题：①能见度观测记录偏小,如在记录中湿度不是很大但有雾记录;②云量较多的低云与雾并存,如有10成的Scop或St与雾同记;③有较大降水影响能见度时记录了短时雾。     

铜仁区域恶劣能见度分布特点及主要影响因子初探

利用铜仁市国家级自动气象站多种观测数据分析铜仁区域2016—2018年恶劣能见度及其主要影响因子。从空间分布看,铜仁区域有2个低能见度中心,西部为德江,东部是万山。恶劣能见度的主要影响因子为雾和降水现象,其中,已搬迁站受雾影响最为显著,未搬迁站(低矮地区)受降水影响最为严重。2019年江口、沿河搬迁后,雾日和小于500 m雾日增长明显,雾由搬迁前造成恶劣能见度的次要因素上升为主要因素。     

2006-2010年福建沿海城市群低能见度天气特征及影响因素

利用2006年1月至2010年12月各城市能见度、相对湿度、降水、天气形势和PM10的浓度资料分析福建沿海城市群低能见度天气的特征及其影响因素,并将福建沿海主要城市分成北部、中部和南部3个城市群。结果表明：北部城市群每年霾日只有8-26 d,低能见度主要是由（轻）雾引起的,而中、南部城市群低能见度主要是由霾引起的;各城市群（轻）雾和霾天气主要出现在12月至翌年6月,7-11月出现率极低,而平均能见度夏秋季节高于冬春季节;各城市群的低能见度、（轻）雾和霾均以“短暂”为主,其次是“半天”,“全天”最少;低涡切变下（轻）雾的日数最多,其次是高空槽和暖区辐合,再其次是变性冷高压;霾出现频率较高的是暖区辐合、高空槽和变性冷高压3种天气形势;PM₁₀浓度在霾、非低能见度天气下和（轻）雾天气条件下分别为0.068-0.109 mg·m^-3、0.041-0.072 mg·m^-3和0.044-0.064 mg·m^-3。     

降水现象对大气消光系数和能见度的影响

大气中各种粒子对大气消光系数和能见度有不同程度影响,除气溶胶粒子外,降水粒子对能见度影响也不可忽视。为了解降水粒子对能见度的影响,确定能见度变化与降水现象之间的关系,该文在分析降水粒子的大小、速度、形状、谱分布、光学特性等特征的基础上,忽略气溶胶粒子的影响,建立基于实测谱分布的降水与能见度的理论模型,讨论不同类型降雨、降雪对大气消光系数和能见度的影响。同时选取Parsivel降水粒子谱仪在南京地区的降雨和降雪观测记录,利用实测数据来对比验证本文所建立的降水-能见度理论模型。结果表明:能见度随着降水强度的增大呈指数降低;受降水粒子特性和天气条件等多种因素影响,能见度与降水强度之间的关系并不是唯一对应的;降雨和降雪对能见度的影响各不相同,相比而言,降雨对能见度的影响比较容易确定,而降雪对能见度的影响比较复杂,主要因为雪花或冰晶的类型复杂多变,对大气消光系数有不同程度的影响。结合理论分析和实测数据对比验证,降水现象对能见度的影响得到了证实。     

一个黄渤海海雾大气水平能见度算法

为了提高对黄渤海海雾天气海面大气水平能见度（以下简称“能见度”）的数值预报能力,利用黄渤海23个沿岸和岛屿测站2013—2017年雾天的地面观测数据,构建了基于湿度信息的能见度算法（A-F算法）,并将之应用于黄渤海海雾的能见度数值预报。结果表明,与常用的根据模式预报的云水含量诊断能见度的SW算法（Stoelinga and Warner,1999）相比,A-F算法表现更优,尤其可以诊断出被SW算法漏报的能见度为1～3 km的轻雾,说明A-F算法对黄渤海海雾天气能见度的数值预报具有一定应用价值。若将来加入浮标与船舶观测数据,可以进一步改进A-F算法能见度公式的具体形式;依据本文构建A-F算法的思路,可以发展适合其他海域的海雾天气能见度诊断公式。     

雾与能见度数值预报诊断SW方案和FSL方案改进的研究及评估

为了提高雾与能见度的预报水平,对业务上常用的两种能见度诊断方案,即Stoelinga and Warner（SW）方案与Forecast Systems Laboratory（FSL）方案的改进进行预报试验,SW方案基于Gultepe方案考虑了液态水粒子数浓度对能见度的影响,FSL改进方案中利用了递减平均法对公式中用到的温度与露点温度进行订正,并用其重新计算公式中的相对湿度。基于山东省气象科学研究所逐时更新循环（hourly update cycle,HUC）业务模式输出结果,从2015—2016年选取10次雾天气过程,并详细分析了2015年11月13—14日这次雾天气过程的预报结果,比较了改进前后各方案对雾与能见度的预报效果,结果显示：在模式预报的雨水含量占总液态含水量比例较大的预报时效,改进后的SW方案对雾与能见度预报效果优于原始方案,在模式预报液态含水量接近0的预报时效,改进前后的SW方案对雾与能见度的预报效果相当;利用订正的温度与露点温度重新计算相对湿度,其平均绝对误差（mean absolute error,MAE）降低明显的预报时段,改进后的FSL方案对雾与能见度的预报效果大大提升。将两种改进后的方案相融合并进行预报试验,结果显示,综合对能见度与雾的预报效果,Combined Visibility（CVIS）方案要优于其他两种改进方案。     

Applying Anomaly-based Weather Analysis to the Prediction of Low Visibility Associated with the Coastal Fog at Ningbo-Zhoushan Port in East China

Low visibility episodes (visibility < 1000 m) were studied by applying the anomaly-based weather analysis method. A regional episode of low visibility associated with a coastal fog that occurred from 27 to 28 January 2016 over Ningbo-Zhoushan Port, Zhejiang Province, East China, was first examined. Some basic features from the anomalous weather analysis for this case were identified: (1) the process of low visibility mainly caused by coastal fog was a direct response to anomalous temperature inversion in the lower troposphere, with a warm center around the 925 hPa level, which was formed by a positive geopotential height (GPH) anomaly in the upper troposphere and a negative GPH anomaly near the surface; (2) the positive humidity anomaly was conducive to the formation of coastal fog and rain; (3) regional coastal fog formed at the moment when the southwesterly wind anomalies transferred to northeasterly wind anomalies. Other cases confirmed that the low visibility associated with coastal fog depends upon low-level inversion, a positive humidity anomaly, and a change of wind anomalies from southwesterly to northeasterly, rain and stratus cloud amount. The correlation coefficients of six-hourly inversion, 850?925-hPa-averaged temperature, GPH and humidity anomalies against visibility are ?0.31, 0.40 and ?0.48, respectively, reaching the 99% confidence level in the first half-years of 2015 and 2016. By applying the anomaly-based weather analysis method to medium-range model output products, such as ensemble prediction systems, the anomalous temperature?pressure pattern and humidity?wind pattern can be used to predict the process of low visibility associated with coastal fog at several days in advance.     

雨雾、雪雾共生天气气象要素分析

利用多通道微波辐射计、边界层风廓线仪及自动/人工气象站等观测资料, 分析了2007年秋冬季北京地区雨雾和雪雾两次共生天气形成与维持过程中地面和高空气象要素伴随降雨、 降雪过程的变化。结果显示:(1) 高湿和小风是雨雾、雪雾生成并造成地面低能见度的主要气象条件。大雾形成与维持过程中, 地面水平能见度与相对湿度的反相关关系非常显著。能见度越低时, 雾的含水量也越高。 (2) 较弱的降雨和降雪可以促使雾含水量减少, 提高能见度, 但降雨或降雪蒸发增湿又利于雾的维持。 (3) 雨雾在降雨过程中高层气温经历大幅增降, 除可能受天气系统影响外, 与云层中水汽凝结释放的大量潜热和含水量大幅度增加也有关系。雪雾在降雪过程中高层温度总体随着时间趋于降低且变化幅度较小。 (4) 在降雨、降雪过程中雨雾和雪雾低层一直存在水汽饱和层, 且饱和层的顶部随降雨和降雪强度的加大而抬升, 厚度不断加大, 造成地面水平能见度进一步下降。结合催化剂人工消雾与共生雾降水 (降雨或降雪) 相似的原理, 个例分析结果初步表明较弱的降雨或降雪过程对消除暖雾、冷雾的影响有限, 对改善地面水平能见度并不显著, 这对人工消雾技术研究具有一定的启发作用。     

国内外雾预报技术研究进展

大雾是引起低能见度的主要天气现象.提高雾的预报技术水平是确保交通安全的重要措施.从统计和数值预报两个方面,回顾了过去几十年来国内外在雾预报技术上的主要研究进展,并总结了各种方法的特点及存在的缺陷.在某些情形下,新统计方法的应用提高了雾的预报准确率,但仍然无法摆脱统计方法本身的缺陷.相比较而言,数值模式在大雾预报方面具有更广泛的应用和更大的潜力.在目前的计算机水平下,使用高分辨率的一维雾模式与中尺度天气模式相结合的方法,在一定程度上可以提高雾的预报准确率,该方法在大雾易发区的机场及高速公路沿线具有重要的应用价值.随着计算机能力的不断提高,包含大雾形成和演变的各种复杂过程、具有先进资料同化过程的高分辨率三维雾模式,以及集合数值预报系统将是未来的发展方向.     

咸阳机场两次能见度突变天气的对比分析

对咸阳机场的两次能见度突然转差的天气进行分析比较，探讨该类形势下大雾的成因及周边地理环境对成雾的影响，并对此类天气的预报思路提出几点建议。     

天津港秋冬季低能见度数值释用预报研究

本文利用近5年(2009—2013年)天津港资料,分析了该地区大气能见度的分级特征。采用7年秋、冬季NCEP(2006—2012年)和地面资料,通过相关分析给出了对港口低能见度天气有高影响的高、低空物理量因子;排除沙尘和降水天气,针对不同区间的能见度样本,利用BP神经网络方法分类训练了3个统计模型;并与WRF天气模式产品对接,采用分步筛选法,研发了天津港秋、冬季72 h时效的逐时能见度BP释用预报产品。经过3年业务运行,检验结果表明:对逐时能见度而言,BP释用预报对10 km以下低能见度比WRF模式的预报技巧显著提高,达到10.5%~35.4%;其中对0.5 km大雾的预报技巧总体相当,但当WRF预报有降水时,WRF模式预报结果略优;对0.5~1 km的大雾预报,WRF模式的预报技巧1%,BP释用预报提高到了14%~21%。日最低能见度的检验表明:对小于1 km的大雾过程,BP释用预报的TS评分平均达到75%,比WRF预报技巧提高了24%;对1~10 km的低能见度过程,比WRF的预报技巧平均提高了60%。     

2007年12月南京六次雨雾过程宏、微观结构演变特征

利用2007年冬季南京信息工程大学对雾的综合观测资料,包括能见度仪、雨滴谱仪、雾滴谱仪、宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)观测资料,并结合地面常规气象观测资料和NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料,分析2007年12月南京六次雨雾过程的宏、微观结构演变特征。结果显示:(1)南京2007年12月的六次雨雾过程主要是受天气系统的影响,以雨中雾为主,最低能见度均大于250 m。雨雾多出现在偏东气流的作用下,南京地区先发生弱降水,空气近饱和,随后受到来自北方的弱冷空气影响,水汽凝结,雾形成。(2)雨雾发生前贴地层多有逆温,雨雾过程中2 m高度与地表温度差由正转为负,逆温消失。但900 hPa以下,雨雾发生前和过程中,都少有逆温层,雨雾结束后均无逆温结构。雨雾前中低层有云,云状为高积云Ac或高层云As及层积云Sc或碎雨云Fn,低云高0.3～2.5 km,雨雾过程中,600 hPa以下都是饱和层,多伴有Fn,低云高度明显下降,雨雾过后,近饱和层仍然有可能存在。雨雾前900 hPa附近有明显的风切变。(3)雨雾形成初期,大粒子(粒子直径D≥10 μm)和小粒子(1 μm相似文献   

成乐高速公路大雾预报方法研究

本文重点分析成乐高速公路沿线大雾历年变化特征,分别用指标判断法和非线性统计支持向量机SVM方法,对成乐路沿线各站大雾的有无定性和能见度量级做出短期和短临客观预报模型,最后通过人为经验订正,对沿线各站大雾做出精细化客观预报;其次,作为新方法的探讨,用中尺度wrf模式对2008年一次典型连续强浓雾天气作了数值模拟试验,试验结果良好,但是该方法的业务化应用有一定难度,还有待进一步研究。      

2018年2月琼州海峡持续性海雾过程的数值模拟分析

2018年2月春节期间琼州海峡发生持续性大雾天气,造成大量船舶停航。本文结合葵花8号卫星反演海雾产品、琼州海峡沿岸站点能见度观测数据及美国国家环境预报中心NCEP（National Centers for Environmental Prediction） 提供的FNL（Final Analysis）客观分析资料,对2018年2月18～20日的大雾过程进行了天气学成因分析,并进一步利用CMA-MESO（Global and Regional Assimilation and Prediction System）高分辨率数值模式从边界层方案、模式垂直分层以及海雾能见度算法三个方面进行敏感性试验,以找出模拟效果更好的模式设置方案。研究结果表明:大雾期间华南近海海温较常年平均偏低,受地面冷高压南下补充的弱冷空气影响,偏东暖湿气流流经冷海面并快速凝结。而数值模拟对比试验显示,采用YSU（Yonsei University）边界层方案、边界层垂直层次加密及美国国家海洋大气局预报系统实验室（FSL/NOAA）的海雾诊断方案（简称FSL）对改进能见度预报效果显著:YSU边界层方案比MRF（Medium Range Forecast Model）边界层方案对该次大雾过程的分布范围和最低能见度出现的时间模拟效果更优;模式低层分层加密可更好体现出低能见度的演变过程;通过能见度算法与实况对比,基于模式预报性能较好的湿度和温度预报而来的FSL算法,其能见度预报与站点实况最为接近。