Micaps系统在舟山海雾预报中的应用

舟山地处浙江东部沿海,海雾一般以平流雾为主,尤其在春季出现频率较高,本文利用Micaps系统平台上的资料,对2000～2001年的1～5月舟山出现的(定海、嵊泗站观测资料)16次大雾天气过程及环流特征和相关的要素场特征进行了分析,总结出舟山1～5月平流雾产生的主要天气系统和其相关的要素场特征,尤其是Micaps系统中925hPa以下的逆温层结和T106中的K指数的预报以及1000hPa温度露点差的客观分析,对舟山1～5月的海雾预报有着重要的指示作用.     

2012年2月22日江西平流雾过程的环流特征与诊断分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,对江西2012年2月22日的平流雾天气过程进行了诊断分析。结果表明,低层850—925 hPa江南有暖脊发展,且西南气流与等温线交角较大时,暖湿平流的输送为平流雾的形成提供了有利的平流逆温层结和水汽条件。当地面西南倒槽向东北方向发展时,在700—850 hPa西南急流的南侧有辐散下沉气流,925 hPa到近地层有弱辐合上升气流,两支气流的垂直混合有利于水汽聚积在逆温层下而形成雾。平流雾易形成于低层回温最明显且与地面逆温强度最大的时段。     

2007年吉林省大雾天气分析

本文利用2007年吉林省的大雾资料,从天气特征、气象要素和天气形势等方面对全省大雾天气进行了分析总结,发现：大雾分布存在明显的季节性和地区分布特征;从气象要素来看,地面和850hPa风速都很小,并且在地面到850hPa之间有逆温存在,大雾出现当日相对湿度较大,前日多出现降水或多为多云天气;大雾出现前一日高空大多数有冷槽或冷平流,在地面气压场上主要是由弱的气压场控制大雾出现区域,根据地面气压场系统不同又分为高压类、弱低压类和平流雾类三种类型,其中高压类占四分之三。     

WRF模式对沪宁高速公路浓雾的模拟与检验研究

统计表明,发生在沪宁高速公路的大雾以辐射雾最多,而以平流雾形成浓雾的可能性最大。利用WRF模式3.0版本优选微物理过程和陆面过程方案,对2006年6月—2009年5月发生在沪宁高速公路能见度低于500 m的大雾,按照成因分为辐射雾和平流雾进行数值模拟,并利用实测资料进行检验,验证WRF模式对大雾的模拟预报能力。结果表明,模式对平流浓雾天气的模拟效果较好,模拟预报准确率较高,但未能模拟出辐射浓雾天气。      

一次大范围辐射雾天气过程的观测和数值模拟分析

利用观测资料分析2010年1月华中一次大范围辐射雾过程的环流背景及气象要素分布特点。发现:本次大雾过程有两层较明显的逆温层,高空系统性偏北气流形成下沉逆温,位于7000hPa附近,使大气层结维持稳定,低层水汽不能上传,为大雾生成提供高湿环境条件;地面辐射冷却作用形成近地辐射逆温层,是辐射雾形成和发展的主要因素,而日出后太阳短波辐射对地面的加热和热量湍流输送是白天辐射雾消散的重要原因。利用WRF模式进行模拟实验,发现用T213资料作为模式的初始和边界条件模拟近地层气象要素,较NCEP再分析资料有一定优势;900 m以下U大值区与最大逆温≥5℃重叠区与雾区对应较好;河流湖泊北侧在地面由高压脊转高压后部后,在低空偏南气流水汽输送作用下,出现辐射雾转平流雾可能性较大;WRF模式模拟的近地面层要素结果和实况有所差距,必须采用观测资料同化改进。     

漯河市秋冬季大雾天气模型及预报

漯河市大雾多发生于秋末和初冬,且多开始于凌晨至08时之间,消散在08~12时;大雾产生在500hPa中纬度为平直西风环流中,地面图上对应为弱高压、鞍形场、均压场,风力0.5~3 m/s;连续几天湿度较大后低层冷空气南压,有利于大雾天气产生。大雾出现前12 h地面相对湿度、850 hPa和地面温差、925 hPa温度和风速与大雾有很好的相对性。据此,利用多元回归,建立了漯河大雾预报方程。     

漯河市秋冬季大雾天气模型及预报

漯河市大雾多发生于秋末和初冬,且多开始于凌晨至08时之间,消散在08～12时;大雾产生在500 hPa中纬度为平直西风环流中,地面图上对应为弱高压、鞍形场、均压场,风力0.5～3 m/s;连续几天湿度较大后低层冷空气南压,有利于大雾天气产生.大雾出现前12 h地面相对湿度、850 hPa和地面温差、925 hPa温度和风速与大雾有很好的相对性.据此,利用多元回归,建立了漯河大雾预报方程.     

沪宁高速公路一次冬季浓雾过程的数值模拟分析

利用由多个美国研究部门及大学的共同参与研发的新一代中尺度预报模式和同化系统——WRF（Weather Research Forecast）模式,对2006年12月24—27日沪宁高速公路及其周边地区出现的一次罕见的持续性大雾过程进行数值模拟研究。结果表明,此次大雾过程属于较典型的平流雾,其生成和维持的主要原因是大气层结稳定、系统的下沉运动、充足的水汽;同时也有辐射作用,地面的大气长波辐射冷却是雾维持的重要因素。大范围下沉运动使中低层大气增温与地面辐射降温配合,形成深厚的逆温层,对大雾长时间维持起决定性作用。所以这是一次以平流雾为主伴随辐射雾的过程。27日14时后干冷空气南下才使大雾消散。      

北京一次大雾天气边界层结构特征及生消机理观测与数值模拟研究

在对2007年10月26日北京大雾天气形势及能见度分析的基础上, 利用12通道微波辐射计、风廓线仪及NOAA极轨卫星监测资料与中尺度数值模拟结果, 比较研究了雾的分布区域、温度、湿度、风速及液态水含量的边界层分布特征。利用中尺度模式模拟结果探讨了此次大雾的维持和形成机理, 具体展现了此次大雾是在稳定大气层结、充沛水汽条件下, 地面长波辐射冷却及雾顶的长波辐射冷却降温形成发展的过程, 而太阳的短波辐射对雾的减弱消散有重要影响。     

陕西冬季一次大雾天气生消机制的数值模拟

利用非静力平衡中尺度模式WRF、NCEP 1°×1°再分析资料及常规观测资料,对2005年12月30～31日发生在陕西的大雾天气过程进行了数值模拟,分析了大雾天气过程形成的主要原因及雾的生消机制。结果表明,WRF模式能较好地模拟出雾的水平分布特征、强度和生消过程,反映出实际雾的生消变化规律。适当提高模式水平分辨率能较明显地改进模拟效果。这次大雾为平流辐射雾,长波辐射冷却是大雾形成和发展的主要原因。逆温层的发展、维持和近地面层较高的相对湿度对雾的产生和发展起着重要作用。近地面层有弱的水汽辐合是大雾发展和维持的主要原因之一。大雾形成和发展阶段,900 hPa以下的辐合上升运动和900 hPa以上的辐散下沉运动有利于在上升和下沉运动区的界面层中形成逆温层,逆温层的形成有利于低层水汽的积累。随着高空转为辐合上升运动,900 hPa以下为辐散下沉运动,接着日出后,太阳短波辐射增温等的共同作用,使逆温减弱直至被破坏。中高云的存在影响了近地面层逆温的形成和加强,推迟了雾的形成和消散。暖平流的输入有利于逆温层的形成发展。     

南京冬季平流雾的生消机制及边界层结构观测分析

利用系留飞艇边界层要素探测系统等设备,对2006年12月24q7日发生在南京地区的雾日边界层结构进行了综合探测,深入研究了这次平流雾的生消机制及边界层结构。结果表明：此次雾属于比较典型的平流雾,生成和维持主要决定于暖湿气流和系统性下沉运动,消散主要是干冷空气南下造成的;雾项下降阶段出现了双层结构,中层逆温是逆温主层,属于下沉逆温及平流逆温,主逆温层强中心始终位于雾顶附近或处于雾顶之下;风速随高度呈现多峰分布,中层急流与强度较弱的中上层和上层急流合并后,又与下层急流出现了一强一弱的波动;在风速较小时,风场趋于均匀化;雾消散时,低层风场趋于线性化;雾主要的水汽来源是暖湿气流;比湿场与风场有较好的时空分布对应性,主逆温层强中心也是逆湿强中心,风场与温度场共同主导了比湿场的时空分布。     

华南沿海暖海雾过程中的湍流热量交换特征

湍流交换是海雾中的关键物理过程, 在海雾的热量和水汽平衡过程中起重要作用。本文根据2007年3月24～25日一次海雾的外场观测数据, 分析了海雾过程中近海面湍流热量交换特征; 并在区分风切变机械湍流与雾顶长波辐射冷却热力湍流的基础上, 着重分析了两种不同性质的湍流对海雾发展和维持的作用。结果表明: (1) 本次海雾是在西南低压和变性冷高压的控制下, 来自南海东部暖水区的空气平流在近岸冷海面上形成的暖海雾; 暖海雾中的湍流热量交换过程比冷海雾更为复杂; (2) 在暖海雾的形成和消散阶段, 风切变机械湍流的热量输送起主要作用; 而在发展和维持阶段, 既有风切变机械湍流的热量输送作用, 也有雾顶长波辐射冷却热力湍流的热量输送作用; (3) 风切变机械湍流向冷海面输送热量, 对近海面空气起到降温和增湿作用; 热力湍流同样向冷海面输送热量, 但对雾层起到增温和降湿作用; (4) 暖海雾中的湍流热量交换机制与雾层的非充分混合结构有密切关系。     

2018年1月青岛市一次重度污染雾—霾天气成因分析

利用中国国家地面站逐小时气象观测资料、中国环境监测总站空气质量逐时监测数据、ECMWF 0.125°（纬度）×0.125°（经度）再分析资料及青岛市八关山自动站常规要素逐小时数据,对2018年1月15~22日青岛市一次重度污染雾—霾天气过程的特征及其影响因子进行分析。结果表明:PM10为首要污染物,污染过程中青岛市48 h 输入污染源前期主要为北方干冷气团与江淮湿空气在山东半岛北部汇聚堆积,后期则主要包括山东省内局地大气污染物排放。雾—霾期间,500 hPa中高纬地区受乌拉尔山阻塞高压和中西伯利亚冷低压控制,宽广的东亚横槽稳定维持,青岛上空以平直西风气流为主,地面等压线稀疏,风速小;随着横槽转竖,纬向型环流转为经向型,冷空气大举南下,风速急增,降雪发生,雾—霾迅速消散。在静稳的大气环流背景下,当近地逆温层内弱风或持续吹陆风,对流层低层上升和下沉运动较弱,水汽条件较好时,有利于雾—霾维持。综合分析雾—霾各阶段PM2.5浓度和相对湿度与能见度间的关系发现,霾阶段两因子影响力相当;雾阶段能见度主要受相对湿度的影响;静稳条件下PM2.5浓度累积增加是影响雾、霾混合阶段能见度的主要因子。     

一次准静止锋影响下的昆明长水机场大雾过程分析

本文利用常规高空探测资料和长水机场自动探测资料,分析了2013年12月26~31日大雾天气过程出现的天气背景和气象要素特征,以找出昆明准静止锋影响下长水机场大雾天气的特征。分析表明,此次大雾过程出现了5次大雾天气,在冷空气西进加强、维持、减弱摆动阶段均可产生,其中冷空气维持阶段大雾持续时间最长。大雾时长水机场位于锋后或锋面附近冷空气区内。大雾发生时昆明上空多有双层逆温出现,逆温层底高度低,湿层较深厚,最大相对湿度在92%以上;大雾发生时长水机场为东北风,风速2~5m/s,风向转为西南风,能见度将很快转好。      

2007年初一次雪后大雾天气过程分析

大雾天气是主要的灾害性天气之一。利用多种观测资料和NCEP再分析资料,分析了2007年1月15日华北和黄淮地区的雪后大雾天气产生的天气背景及其形成的温湿条件和层结特征。结果表明:在这次大雾天气发生时,亚欧大陆中高纬度的环流形势为两槽一脊型,中纬度无明显冷空气活动,南支气流较为平直,天气形势比较稳定。华北和黄淮地区位于入海高压的后部,近地面层有弱的东北风或偏东风,即有利于海洋上暖湿气流的平流输送,又不至于破坏大雾形成的温湿条件。同时,大气层结是绝对稳定的,低层有深厚的逆温层,当暖湿空气平流到温度较低的下垫面上时冷却而形成雾,因而这次大雾天气属于典型的平流雾。这种形势的稳定维持,造成了这次持续时间较长的大范围的大雾天气。另外,华北和黄淮较低的海拔高度,有利于暖湿空气的平流进入,也是大雾形成的重要因子。     

宁波北仑港区一次航道海雾地基多源信息观测特征分析

结合天气形势、高空风场、370m高塔、地面要素、激光云高仪、毫米波雷达等资料,对宁波北仑港区航道2018年2月15日海雾过程进行分析。结果表明,这是一次以锋前雾为主的海雾过程,在上暖下冷的锋面背景下,地面水汽充沛、风力温和,近地层逆温结构,都为海雾的形成和维持提供了有利条件。上下大气风向不一致,不利于垂直方向空气交换,有利于雾霾的产生。激光云高仪后向散射系数、颗粒物的消光系数及退偏振比,可以比较清晰地得出雾滴粒子的光学特性和过程演变趋势。随着海雾的生成、发展、消散,后向散射系数强度也呈增强、强、逐渐减弱的变化。雾天气现象下雾滴粒子小且轻,波动幅度比较大,某一高度粒子的傅里叶变换频率谱对应频率较高,高频所占比多数大于50%。     

大连地区大雾特征

选取2007年2月和4月出现在大连及其沿海地区的两次大雾过程, 采用GTS1型数字式探空仪探测资料、常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料, 对其环境场、热力和动力作用等进行诊断分析。结果表明:大雾期间, 中高纬度地区高空纬向暖干气流和对流层中下层西南暖湿气流, 为大雾形成提供了有利的水汽和风场条件。低层大气稳定层结的建立及暖干空气与雾层的上下叠置, 有利于大雾的维持。黄渤海的海温作用使冬季地面冷高压进一步增温变性, 有利于辐射雾形成发展, 使春季的暖气团冷却凝结, 有利于平流冷却雾的生成维持。伴有冷平流东移南下的偏北风是促使持续大雾消散的动力因子。     

北京一次浓雾过程的边界层结构及成因探讨

利用逐小时地面加密观测资料、系留气球探空资料、常规观测资料、NCEP再分析资料等对2004年11月30日至12月1日发生在北京的一次浓雾过程进行了分析。结果表明:浓雾过程发生在边界层有浅槽东移,地面为均压场、微风、入夜后迅速辐射降温的条件下;浓雾生成前、后近地层维持辐合区,有利于水汽的聚集;在浓雾发生发展的不同阶段,边界层中逆温层、湿度和风的分布是有差别的;从动力学的角度对温、湿场结构的形成原因进行了初步探讨,指出了与其它辐射雾的不同点。     

Analysis of Coastal Fog from a Ship During the C-FOG Campaign

This work presents ship-based measurements of fog off St John’s, Newfoundland, on 13 September 2018 during the Coastal Fog field campaign. The measurements included cloud-particle spectra, cloud-base height and aerosol backscatter, radiation, turbulence, visibility, and sea-surface temperature. Radiosonde soundings were made at intervals of less than 2 h. Fog occurred in two episodes during the passage of an eastward-moving synoptic low-pressure system. The boundary-layer structure during the first fog episode consisted of three layers, separated by two saturated temperature inversions, and capped by a subsidence inversion. The lowest layer was fog, and the upper layers were cloud. The second fog episode consisted of one well-mixed fog layer capped by a subsidence inversion. Low wind speeds and stable stratification maintained low surface-layer turbulence during fog. Droplet size distributions had typical bimodal distributions. The visibility correlated with the droplet number concentration and liquid water content. The air temperature was higher than the sea-surface temperature for the first 30 min of the first fog episode but was lower than the sea for the remainder of all fog. The sensible heat flux was upward, from sea to air, for the first 62% of the first fog episode and then reversed to downward, from air to sea, for the remainder of the first fog episode and the second fog episode. The counter-gradient heat fluxes observed (i.e., opposite to what is expected from the instantaneous air–sea temperature difference) appear to be related to turbulence, entrainment, and stratification in the fog layer that overwhelmed the influence of the air–sea temperature difference. While the synoptic-scale dynamics preconditioned the area for fog formation, the final step of fog appearance in this case was nuanced by stratification–turbulence interactions, local advective processes, and microphysical environment.

     

2015-04-28渤海海雾形成过程中的海气相互作用分析

利用FY和MTSAT卫星资料、ERA Interim再分析资料、黄渤海浮标站资料、黄渤海自动站逐小时观测资料,对发生在2015年4月28—29日的渤海海雾成因进行分析,着重探讨了海雾形成过程中的海气相互作用。结果发现,近海面处大气低层逆温层抬升,大于90%的大湿度区向上、向西扩展,对海雾形成非常有利;海雾生成前、生成发展过程中存在明显的东到东南风,有利于黄海水汽向渤海输送,海面上空有水汽通量大值区由渤海海峡向渤海中部移动,使得渤海上空水汽输送加强,提供了海雾形成所需的水汽;在海雾形成过程中渤海上空气温高于海温,风切变造成的海气界面湍流热交换为大气输送向海洋,使得冷海面上空暖湿空气降温冷却达到饱和形成海雾,是平流冷却雾。