2010年2月一次冬季黄海海雾的成因分析

利用青岛浮标观测、自动气象站观测、Micaps站点观测、L波段雷达等观测数据,New Generation SST,OI-SST和NCEP提供的FNL和CFSR再分析数据。并利用中尺度模式WRF对这次冬季海雾进行诊断分析。得到以下结论:(1)观测表明,这次海雾首先在黄海北部生成,是由于冷暖空气在黄海海域交汇,增大相对湿度,形成混合雾。在22日12:00时(UTC)之后,暖平流北上,冷平流消失。海雾逐渐转成平流冷却雾。青岛出现的海雾是从黄海发展过来的,并且为平流冷却雾。(2)在黄海,冷暖空气混合增大相对湿度,生成混合雾。与后期的平流冷却雾相比,混合雾的高度明显偏低。(3)海温异常偏低。在2010年2月渤海大面积结冰,海温偏低可能与融冰有关系。(4)模式结果表明,混合雾与冷水域的关系密切。平流冷却雾与冷水域的位置基本一致。混合雾和平流冷却雾都受海温影响较大。混合雾雾区变化很大,因为冷空气在移动过程中变性,不利于混合雾生成。冷海面对平流冷却雾起着很关键的作用。这次冬季海雾与春夏季黄海海雾的不同点在:这次海雾的发生机制不同于典型的春夏季黄海海雾。春夏季典型的黄海海雾主要是平流冷却雾,而这次冬季海雾在生成上首先是混合雾,后来转为平流冷却雾。     

黄海中部海雾预报——雾型分析和应用

一、前 言 春夏季节,黄、渤海区的雾,以黄海中部为最强。该区海雾是一种较典型的平流雾,其生消变化集中反映在低空风场上。经多年实践,探索雾前流场演变规律,发现两种基本雾型,对黄海中部海雾短期预报极为有用。 二、雾型的物理基础 （一）海雾的生成过程 春夏季节,黄海中部海雾出现在该区空气既增湿又降温的条件下,增湿主要靠风场）包括低压系统）输送水汽;降温主要靠湍流变性冷却,两者统一进行,使空气达过饱和状态而成雾。其生成过程大致可分两种情况。 （1）暖湿气团位于上海和济州岛之间,或从苏南入海,然后由南向北穿越等水温线,经24小时左右平移至黄海中部,通过海气热湿交换,气温降至露点以下,水气达过饱和而凝结成雾。这种成雾的风场,对应于南风雾型。 （2）当进入黄海的波动、台风等低压系统减弱消失或移出黄海后,黄海中部不为西北方向移来的干冷空气而为低压南部及西部的暧湿气团所占据,这时气压场变弱,空气处于相对静止状态,在原来潮湿的冷海面上,经短时变性冷却,水汽达过饱和而凝结成雾。这种成雾的风场,对应于东风雾型。     

鲁南海区海雾天气型的客观划分及其天气分析

一引言山东南部沿海是我国黄海沿岸重要雾区之一。在春夏两个季节里,特别是4—7月份,海雾出现最盛。此时,本海区的雾就其形成的原因来说,大致可分为两类。一类是天气系统雾,这类雾是产生在一定天气系统内,如锋面雾等;另一类是由于海洋影响下而形成的雾,如平流雾、混合雾等。实际上,这两类雾常常是同时存在的。但是,平流雾的形成过程是借助于特定的风场把暖湿的空气输送到冷的海面上,使其降温并达到饱和或过饱和而凝结成雾。所以冷的海洋下垫面、暖湿空气和适宜的风场是本海区形成海雾的三个主要条件,其中冷的海面是形成海雾的必要条件。从地处山东南部海域的岛屿站—朝连岛的水、气     

海雾对沿海地区的影响程度初探——2008年春季两次黄海海雾过程分析

利用多种观测资料、再分析资料和WRF模式,对2008年4月29-30日和5月2-3日两次黄海春季海雾进行对比分析,研究黄海海雾影响沿海地区的因素。分析表明：（1）两次海雾过程均属于平流冷却雾过程。在低层水平方向上,合理的高、低压配置,使气流持续地从暖湿海面输送到冷海面上,有利于形成深厚的海雾,进而在海风的作用下影响沿海地区。在垂直方向上,边界层内上干下湿的结构有利于海雾的发展与维持。（2）边界层内稳定持续的逆温层结构,使水汽在逆温层内累积,有利于海雾的发展与维持。雾顶的长波辐射冷却作用以及雾层内适度的湍流有利于海雾的发展与维持;而低层风速增大会引起机械湍流的迅速增长,进而导致海雾消散。（3）海雾影响明显时,对应黄海海域上空的暖平流较强,水汽通量较大,暖湿平流来源于较暖的海面。反之,对应黄海海域上空的暖平流较弱,水汽通量较小,暖湿平流来源于较冷的海面。     

黄海平流海雾的观测分析

利用大量的地面站点观测、卫星监测和非常规观测资料,统计分析了海雾的时空分布特征、卫星云图特征及影响黄海海雾的气象和水文因子.结果表明,黄海海雾随时间和空间而变化,在空间分布上,雾频随着纬度增高而增加;海雾与海上风速的大小和方向有密切关系;海雾出现与海表温度、气-海温差、露点温度有关;海流是影响海雾形成的水文因素之一;海雾是大气处在稳定层状态下的一种凝结现象,有海雾不一定有逆温,但是逆温层的消散却为海雾的消散提供了有利的依据.     

黄海海雾天气特征与逆温层成因分析

基于日本气象厅Multi-functional Transport Satellite(MTSAT)可见光卫星云图、韩国气象局天气图和美国国家环境预报中心Climate Forecast System Reanalysis(CFSR)数据,选取2007—2012年2~6月发生的32次黄海海雾个例进行研究。首先统计分析了黄海海雾的天气特征,接着归纳总结了有利于黄海海雾生成的天气系统类型,进而分别挑选了各类型的一次个例,解释其海上大气逆温层成因。结果表明:(1)黄海海雾天气系统可分为入海变性高压(南高北低、东高西低和独立高压)、中国大陆东移低压或低槽、北太平洋高压脊和入西太平洋高压4类,各自所占比例约为62.5%、21.9%、9.4%和6.2%。(2)天气系统控制下的冷暖平流与海面湍流冷却作用决定了海上大气逆温层的形成。海雾生成前,天气系统在演变过程中支配着形成逆温的暖气团,暖气团来源于陆上,则主要是上层强暖平流、下层弱暖(冷)平流导致逆温;暖气团来源于海上,则多由近冷海面的湍流混合、冷却降温形成逆温。     

一次黄海海雾的数据同化试验与形成机制研究

选取2012年4月14日的一次存在东西2片雾区的黄海春季海雾为研究对象,借助WRF(Weather Research and Forecasting)模式,采用循环3DVAR(3-Dimensional Variational)数据同化方案,考虑了湿度控制变量的背景误差协方差CV6,进行了AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)卫星温度与湿度廓线数据的同化试验,并基于同化试验结果探讨了此次海雾的形成机制。同化试验结果表明:同化AIRS卫星温度与湿度廓线数据后,模式能成功再现海雾的形成过程,特别是东西2片雾区之间的晴空区的存在,这归功于AIRS数据的同化能够显著改善海上大气边界层的温湿结构、影响海雾的低层高压的范围与强度;机制分析揭示:东西2片雾均为典型的平流冷却雾,但二者厚薄和气团来源不同;海上高压控制黄海西岸陆地的暖空气入海,受低海温的冷却作用降温先形成逆温层,然后逆温层底部生成了较薄的西侧雾区;来自黄海中部的空气向东北移动至朝鲜半岛西部海域,高压下沉增温形成一个顶部较高的稳定层,从而生成较厚的东侧雾区;高压中心下沉区内,近海面风速小使得机械湍流弱,空气增温与海温暖舌共同作用下使得近海面气海温差小,海雾无法生成导致了晴空区的存在。     

日照市海雾天气的特征分析与预报

文章利用地面及探空气象观测资料、海洋站观测资料、ERA再分析资料,统计了日照市1988—2019年每年4—7月的海雾过程。分析了产生海雾的天气形势及形成机理,提出了影响日照地区海雾天气生成的主要气象要素及其配合效用。结果表明：春夏季节,日照地区处于入海变性高压西部、太平洋副热带高压脊西部或低压前部等几类天气形势控制下时,最易产生平流海雾过程;天气形势控制下的风向与风速、露点温度、气温、海温、层结稳定等水文气象要素在海雾形成过程起到重要作用。在此基础上,利用Fisher二级判别分析方法建立海雾预报的判别方程。通过预报检验发现,文章提供的海雾统计学预报方法具有良好的预报能力,预报准确率在88%～94%之间。可用来进行短期日照市海雾特征预报,为日照的工农业、渔业生产以及海上和陆地交通运输等提供服务。     

2008年青岛海域浒苔大爆发天气特征及成因分析

2008年6～7月,青岛近海海域出现了浒苔大爆发事件.本文通过分析卫星遥感的浒苔监测信息和海面风场资料表明,浒苔在5月中旬前后生成于黄海西北部海域,5,6月份黄海上空维持偏南风流场,在风应力作用下产生了偏北向表层海流,青岛海域大量积聚的浒苔是顺流漂移而至的.进一步分析研究气象和水文观测资料表明,浒苔的发生与海洋环境及降水、光照等水文气象条件有关.6,7月份浒苔漂移至青岛海域时,青岛的气温升高,降水较往年偏多,天气特征更加促进了浒苔的生长,因而造成2008年青岛海域浒苔大爆发事件.     

不同气流路径的春季黄海海雾天气与大气-海洋特征

春季（四至五月）是黄海海雾的多发季节，也是亚洲季风的转换季节。 本文对发生在1960-2006年春季的黄海海雾，及其雾气相关的天气特征和大气-海洋条件进行了综合分析。海雾根据I_COADS海面观测数据和同期NCEP/NCAR再分析资料风场的气流后向轨迹聚类分析，可进行气流路径分类。在气流路径分析的基础上，对春季黄海海雾的大尺度低层环流型及其相关的地表散度、湿度垂直分布、水汽水平输送及大气-海表温度差异进行了分析。主要结论总结如下：（1）导致春季黄海海雾形成的气流主要可分为四条路径。气流分别来自黄海的西北、东、东南和西南侧。（2）春季黄海海雾的发生有两种典型的天气型：黄海高压型（HSH）、气旋和反气旋耦合型（CAC）。两种天气型在四月份的出现比例大致相同；但在五月份HSH型的出现比例下降到三分之一左右，而CAC型上升到三分之二左右。（3）HSH和CAC两种天气型的共同特征是黄海位于地面散度中心。 （4）对于HSH型海雾，水汽主要来自局部蒸发，低层大气之上存在明显的干层；对于CAC型雾，水汽主要来自黄海以外，低层大气具有深厚的高湿度层。（5）由于天气型及其湿度垂直分布和水汽水平输送的差异，海雾可分为两类。多数的CAC型海雾为“暖”海雾，而HSH型海雾中的“暖”和“冷”海雾的比例几乎相同。     

第一讲 海雾及其分类

一、雾的一般提法 雾是低层大气在贴近下垫面的一种凝结现象,在陆上和海上都可以生成,但海雾是指在海洋影响下生成在海洋上的雾,因而其生成、维持和消散的过程具有其自身的特点。海雾的存在与海洋环境有着密切的关系,而海洋环境主要指的是水文状况和气象条件。换句话说,海雾是在特定的海洋水文和气象条件下产生的,在那些经常可以满足成雾条件的海区,海雾出现的机会就多,反之亦然,因而海洋上海雾的分布具有很强的区域性和季节性。 海雾在海上形成后,会随风逐流,向风的下游扩展。在沿海地区,海雾自然可以登陆,深入陆地,有时达几十公里,登陆后的海雾,仍保持海雾的特征,但在新的环境影响下,很快变性消散,或变成低云。不过在近海处,登陆的海雾虽不断消散,却又不断有新的从海上补充,所以沿海地区有时海雾会持续几天。 海雾在海上生成被输送到陆上,自然仍称海雾,但在陆地上生成的雾扩展到海上却不是海雾,尤其那些在陆上生成随天气系统移到海上的雾,只能叫做“海上的雾”。例如象锋面雾,纯属天气系统的雾,陆上有,海上也有,虽然海洋可以给予一定程度的影响,但它的生成,却出于天气系统,而不是纯粹海洋的影响,因而不能列入海雾的范围。     

海雾生成过程中平流、湍流和辐射效应的数值试验

利用相对湿度方程,结合数值模式研究了在海雾生成过程中平流、湍流和辐射的效应。结果表明,海雾生成的主要“推动力”是长波辐射冷却,湍流冷却在低层主要发生在平流的初始阶段。随着时间的推移,湍流对低层大气很快变为起加热作用,不利于海雾的生成。湍流和辐射效应在低层大气中符号相反(仅在海雾生成的初始阶段符号相同),量级相同,在高层大气中湍流和辐射效应符号相同,但辐射效应占优势。湍流效应和辐射效应是影响海雾生成的主要因素,平流直接作用似乎不大。平流、湍流和辐射效应及其总效应均随时间推移而减小。另外,还初步研究了风速大小和海温高低对平流、湍流和辐射效应及海雾生成的影响。     

北太平洋海雾发生频率的气候特征

利用1909—2008年共100年间的国际综合海洋-大气资料集(International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set,ICOADS)对北太平洋和东亚海域海雾的发生频率及海雾发生时主要气象要素特征进行了分析。研究发现,北太平洋海雾主要发生在中高纬度海域,从北海道到阿留申群岛以南的海域是海雾发生频率较大的地区,海雾发生频率的最大值在40%以上,而在低纬度海域海雾频率几乎为零。4~8月是北太平洋上发生海雾较为频繁的季节,4~7月中国近海海雾主要发生在黄海、东海和渤海海域。6月份山东半岛以南海域海雾最大频率可达20%,进入8月后,海雾频率突然降低到5%以下。海雾发生时,千岛群岛以东海域风向主要以南风为主,其次为东南风和西南风居多,海上风速在4.4~12.3m·s-1之间。海雾发生时气温通常接近于露点温度,甚至有部分低于露点温度。海雾发生前,千岛群岛以东海域上气海温差多在-1~3℃之间。     

浙江省北部沿海一次雷雨大风天气过程分析

文章对2007年7月21日浙江省北部沿海一次雷雨大风天气过程的多普勒雷达回波特征及其成因进行了分析.结果表明:这次强对流天气发生在副高边缘的不稳定区域,高空有弱冷空气侵入形势下,地面静止锋是造成强对流天气的直接影响系统.淅北地区低层暖平流和地面持续4天的高温,积累了巨大的不稳定能量,在高空有冷平流侵入后,高低层温度差动平流大大促进了这一地区大气不稳定层结的发展.这次强对流天气的源地位于露点锋区之中,实际预报工作中要注意露点锋区中对流云团的发生发展.雷达回波上出现阵风锋和快速移动的强对流短带,是有雷雨大风天气产生的标志.     

一次典型高压型海雾过程中海上大气波导的数值模拟

2009年4月9—12日黄海海域发生了一次受高压系统影响的海雾过程。利用卫星观测与探空数据、WRF模式(Weather Research and Forecasting Model)对此次海雾过程及相伴的大气波导进行了观测分析与数值模拟。海雾与波导发展可分为3个阶段:(1)大气波导先于海雾存在于黄海海面;受高压下沉影响,黄海上空存在逆温层和较强的湿度梯度,表现为较强的贴海表面波导和非贴海表面波导。(2)海雾始于高压西部,并随高压系统逐渐东移减弱,向黄海北部扩展;辐射冷却虽然使雾顶附近逆温增强,但海雾的机械湍流使其顶部湿度梯度减小,雾顶附近对应弱悬空波导或波导消失。(3)高压系统影响使干空气下沉到雾区导致黄海海雾消散;雾顶附近逆温仍存在,同时湿度梯度增大,黄海上空逐渐变为非贴海表面波导。本研究结果表明:高压系统不仅极易为波导的发生提供有利条件,而且有利于海雾的生成,在海雾演变过程中主要是雾顶水汽梯度的变化导致了波导类型及强度的变化。     

青岛海雾的气候特征和预测研究

使用青岛市气象台近30年(1971-2000年)的气象观测资料,对青岛沿海发生的海雾进行了详细的气候统计和分析,揭示青岛海雾发生的基本气候特征;同时通过对青岛平流海雾发生时的天气图分析,得出入海高压的后部型和低压或倒槽的前部型及均压场型这三类地面天气形势场最容易导致青岛平流海雾的出现;最后根据平流海雾发生的特征,用逐步回归方法对平流海雾的预报因子进行了筛选,在此基础上,利用SVM(Support Vector Machines)的分类方法对青岛雾季发生的平流冷却海雾的预测进行了研究,预测结果表明了SVM方法对青岛雾季发生的平流冷却海雾有着较好的业务预报效果,为青岛海雾的预报提供了1种新的途径.     

青岛近海夏季海雾年际变化的低空气象水文条件分析——关于水汽来源的讨论

本文采用1971-2009年月雾日数资料、1970-2007每日4次能见度观测资料、MICAPS系统提供的每日3h/1次的地面观测资料、JRA-25再分析资料,对青岛近海夏季(6～7月)海雾年际变化的低空气象水文条件进行了合成分析,发现长江口以东的东海海域是影响青岛近海海雾多寡的水汽来源关键区域(122°E～130°E,28°N～32°N),黄海局地海表面蒸发增湿所提供的水汽贡献不大.海表面温度(SST)对海雾的形成在黄、东海起着不同的重要作用.多雾年,东海SST偏高,海面蒸发较大,为低空气流提供了热量和水汽,黄海SST偏低,海面蒸发较小,有利于低空气流的降温增湿,从长江口以东海域向黄海输送的低空暖湿平流是海雾形成的主要物质基础.去掉月平均合成中降水、沙尘等因素对能见度的影响,针对2005-2007年6、7月42个雾日的统计分析,进一步证明了长江口以东海域水汽输送对黄海海雾形成有重要影响;对其中5个雾日的水汽源地追踪,表明在天气时间尺度下,水汽路径是从东海在低空南风的引导下向北到达青岛近海.     

一次海雾过程大气波导形成机理的数值研究

依据船舶导航雷达与沿岸气象探空观测数据得知,2005年6月1～3日黄海海域发生了1次大范围波导现象;进一步结合卫星云图与沿岸测站水平能见度观测,发现此次波导伴随1次明显的平流海雾过程。利用WRF模式对此次海雾与波导过程进行了数值模拟,发现:(1)海雾始于黄海中部,绝大部分海雾的雾顶由于弱逆温、湿度梯度较小而不存在波导;(2)雾区随其北部低压的逐渐东移而向东扩展,呈现西部薄、东部厚的结构,雾体顶部由于存在逆温与湿度锐减而形成了波导,混合均匀的雾体则成为波导基础层,薄雾顶部为非贴海表面波导,而厚雾顶部则为悬空波导;(3)雾区受低压西部冷空气的影响向南消退,波导基础层逐渐变薄乃至消失,雾体之上的逆温与湿度锐减层随之下降,非贴海表面波导被强度较弱的贴海波导所替代。分析结果表明:黄海平流海雾与波导有密切的联系,海雾形成及其发展改变了海洋大气边界层的温度与湿度垂直结构,从而导致了波导的发生与演变,大气波导可认为是海雾的"副产品"。     

海南东部沿海一次海雾天气过程的分析

利用站点观探测资料、气象卫星资料和ERA-Interim数据对2017年2月21日下午到23日早晨海南岛东部沿海一带出现的一次海雾过程进行成因分析。结果表明:(1)此次海雾具备辐射和平流两种性质,海雾生命周期中,层云和海雾发生4次相互转化,而新一轮冷空气使海雾过程结束;(2)海雾发生在入海变性的高压脊天气系统中,100～200 m有逆温层存在,为海雾的生成维持提供较好的背景环境;(3)海雾期间边界层高度小于300 m,边界层适度的抬升有利于海雾生成和维持;(4)低层偏南风为海南岛东部海面输送水汽和热量。在海雾生成发展阶段,感热输送大于潜热,而消散阶段潜热输送大于感热。风场输送的热量增大海气温差,增强湍流热量输送,造成降温增湿使海雾生成维持。     

一次春季黄海海雾和东海层云关系的研究

结合多种观测数据和数值模拟结果对2011年3月12—13日的一次黄海海雾过程进行分析。观测数据分析表明:此次黄海海雾过程与东海层云之间存在密切的联系。地面高低压位置为水汽从层云区向北输送提供了有利的环流条件;黄海上空天气尺度下沉运动,加强了海洋大气边界层(MABL)层结的稳定性,MABL顶自南向北高度降低,有利于水汽在向北输送过程中不断向海面聚集;下沉导致的干层以及逆温层对海雾的发生发展起重要作用。模式结果进一步证明天气尺度下沉运动与MABL内的下沉在29°—30°N附近同位相叠加,使得该海区上空的下沉运动明显增强,边界层高度迅速下降。下沉可能会导致气块温度升高,云滴蒸发,来自层云区的水汽随流场向北向下输送逐渐接近冷海面凝结成雾,近海面水汽的平流输送使海雾进一步向北发展。本研究为海雾预报提供新的参考思路。