一次持续性雾霾天气过程的阶段性特征及影响因子分析

应用常规与非常规气象观测资料及PM2.5浓度监测资料,对2013年1月20~24日山西区域一次持续性雾霾天气过程进行分析。研究发现：（1）本次雾霾天气过程具有明显的阶段性特征。2013年1月20日14时至23日11时,由于相对湿度的变化导致了3次轻雾转大雾过程;23日14~20时,由于PM2.5浓度的增大经历了1次轻雾转霾的天气过程。（2）地面弱的气压场和较小的风速以及PM2.5浓度的上升和相对湿度的增大为本次持续性雾霾天气过程的形成和发展提供了有利条件。（3）边界层逆温的存在是雾霾低能见度过程形成的必要条件,边界层有逆温层而不出现雾霾天气的条件是：相对湿度〈50%,PM2.5日均值浓度〈75μg·m-3;逆温层下相对湿度的大小是区别雾和霾天气的指标。（4）相对湿度和PM2.5是决定能见度大小的关键因子,其对能见度的影响体现出明显的阶段性特征,当相对湿度〈90%时,PM2.5浓度对能见度的作用强于相对湿度,是影响能见度变化的主要因子,但随着相对湿度的增大,其对能见度的影响相对增强,当能见度降至1 km以下时,相对湿度成为影响能见度变化的主要因子。     

黄花机场冬季一次持续性大雾天气诊断分析

利用常规气象观测资料、机场自动站资料、NECP/NCAR 1°×1°再分析资料对长沙黄花机场2015年1月14—16日出现的一次持续性大雾的天气背景、地面气象要素和逆温层特征进行诊断分析。结果表明:该次过程为在地面冷高压缓慢变性配合高空弱脊转多波动形势下形成的辐射雾。偏西北路径弱冷空气受地形影响带来下层逆温,有利于大雾形成;边界层干湿对比越剧烈、地面小风速的小幅度震荡、强烈的晴空辐射和起雾后气温进一步降低以及高空处于干性短波槽后形势都对雾的维持和发展有利;逆温层有无及逆温层强度影响大雾期间跑道视程(RVR)变化;起雾前,边界层中低层的弱上升运动配合着其上层的弱辐散下沉运动引起(本场)水汽辐合和地面弱冷空气向上扩散促进逆温层的形成,利于形成浓雾。雾后期,逆温层由高到低逐层被破坏,水汽由辐合转为辐散,加快了雾的消亡。     

2018年辽宁地区两次大雾天气成因分析

应用能见度观测仪、风廓线雷达、加密自动站和常规气象观测等资料,从天气学角度对2018年1月17—18日和11月24—25日辽宁地区两次大雾天气特点及边界层热动力条件对大雾形成的影响进行分析。结果表明：两次大雾天气表现与成因较为类似。大雾发展均有两个阶段,且天气背景条件相似。其中大雾第一阶段主要为辐射雾,辽宁中部位于弱辐合带上,大雾出现在偏南气流中,偏南风将海上水汽输送到营口—沈阳一带,辐射降温配合弱的上升冷却作用,形成近地面逆温,同时温度露点差减小、相对湿度增大,导致大雾爆发性发展。大雾第二阶段,在次日07—08时冷平流入侵近地面层,逆温层再次建立导致大雾发展,低层弱冷平流到达地面时间和位置是大雾精细化预报的关键因素。     

2009年初冬沪宁高速公路大雾过程成因分析

利用沪宁高速公路自动气象监测站(AMW)数据,结合NCEP/NCAR的1°×1°格点再分析资料,对2009年12月1—2日发生在沪宁高速公路上的大雾天气过程的能见度演变特征及其与相关气象要素的关系进行了分析,并对大雾形成机理进行了研究。结果表明:能见度与各气象要素之间均呈非线性关系,与相对湿度呈稳定的指数衰减关系,与温度及风速呈复杂的多项式关系;高空暖性高压脊和地面变性冷高压的高低空环流配置为雾的形成提供了逆温层结和近地面的弱风场条件;偏东气流和逆温层保证了水汽供应及在低层汇聚;雾区上空的热力因子和动力因子的分析证明了雾区大气层结状态的稳定性。     

2014年初许昌市两次持续性大雾天气过程分析

利用常规气象资料和NECP1°×1°再分析资料对2014年1月14—18日和1月30日—2月2日两次持续性大雾天气过程进行了诊断分析。结果表明:两次过程均存在平流雾、辐射雾以及平流-辐射雾,高空冷空气入侵南下是两次大雾天气结束的原因;大雾期间,高空环流形势较为稳定,地面气压梯度较小,大气层结存在不同程度的逆温,有上干下湿的特征;当有辐射雾出现时,地面受均压场控制,风速为1~3m/s,整层均为西北气流;有平流雾时,地面受单一气压场控制,风速为4~6 m/s,特别是低层存在暖湿气流的输送,近地面存在弱辐合上升,对流层中层存在弱辐散下沉;能见度与温度露点差基本存在同位相变化,与相对湿度存在显著的反位相变化。     

初夏吉林省一次大雾天气的数值模式预报效果检验

利用常规观测资料和EC、Grapes_GFS、Grapes_MESO、NCEP以及Japan等数值模式预报产品,分析了2020年6月10日吉林省一次大雾天气的天气背景,着重检验各个数值模式对此次过程的预报能力.结果表明:本次过程吉林省受高空冷涡底部偏西气流控制,地面位于弱高压后部,晴空区利于地面辐射冷却,湍流较弱,风速小,上干下湿,有利于近地面逆温层的形成与维持以及水汽积聚凝结成雾.各个模式对地面能见度的预报数值整体偏大,优势各不相同.各模式对于相对湿度和边界层探空结果的预报效果好于能见度预报,对大雾天气的出现具有更好的指示意义,但底层风场预报偏大可能会低估雾的强度和持续时间.因此,对于这种局地性的浓雾或强浓雾天气,不能仅局限于能见度预报产品,还要综合利用实况监测及更多的模式产品,拓宽预报着眼点来提高大雾落区和强度的预报.     

2012年河南省中东部一次大雾成因分析

利用气象台站观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2012年1月10日河南中东部一次较大范围的太雾天气过程进行分析,以揭示大雾的成因。结果表明：1）高层环流平直,中低层受高压脊前弱偏北气流控制,地面均压场及弱冷空气活动,是此次大雾形成的环流背景条件。2）T—lnp图上,各项不稳定指数及状态曲线与层结曲线显示,大雾区整层大气处于稳定层结状态,且t（925hPa-地面）≥2℃、湿层（t—td≤4℃）顶部高度超过1000hPa（即海拔高度250m以上）。3）边界层暖平流的输入有利于逆温层结的建立以及大雾的加强与维持,冷暖平流间的零平流区能较好区分大雾区与非雾区。4）T639预报场中,近地层逆温区、地面风速≤3m／s区域、地面相对湿度超过90％区域与近地面微弱上升运动区的重合区即为大雾易发区域。应用数值预报可较好预报区域性大雾。     

山东省一次大雾气象条件分析

应用常规资料对2009年11月30日-12月2日发生在山东省的一次大雾天气进行分析,结果发现:高空弱的偏西-西南气流及中低层弱的暖湿气流,近地面附近有逆温层,地面存在地形槽或均压场,为有利于大雾形成的环流形势场.t-td≤2℃,近地层相对湿度80％以上,地面风速0～3 m/s,500 hPa以下有弱辐合区,上升速度为0×10-3 hPa·s-1,假相当位温处于低值区等是大雾形成的主要原因.当风速加大、上升速度增强、湿度增加、有降水产生时,或者风速加大、上升速度较小、湿度迅速降低时,均会促使大雾消散.     

贺州市一次冬季大雾天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料和物理场资料分析贺州市2013年1月14日早晨一次大雾天气过程,结果表明这一次大雾天气是在稳定的西风系统、中低层高度脊和温度脊以及地面冷高弱气压梯度场的背景下发生的;前期降水促使地面空气湿度增加,风速小风向不定使得水汽在低层聚集,在晴空辐射降温作用下有形成大雾天气;地面到中低层存在逆温使得大量水汽和气溶胶粒子聚集在逆温层下面,对大雾天气的出现和维持提供有利条件.     

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。     

2009年11月江苏南部一次大雾天气诊断分析

利用地面观测和探空资料及NCEP 1°×1°再分析资料,分析了2009年11月25—27日江苏南部大雾的成因。结果表明：逆温层的高度及强度与雾的浓度关系密切,弱冷暖平流有利于产生雾,但是温度平流在近地面一定高度迅速逆转使得温度层结由不稳定转为稳定更利于浓雾产生。边界层在低层辐合上升与高层辐散下沉的界面中形成逆温层,是产生浓雾的重要因素。对大雾天气进行诊断分析,有利于更加准确地对大雾天气进行数值预报,减轻此类灾害性天气的危害。     

2011年12月3-7日山东省连续大雾分析

利用2011年12月1-7日的常规探测资料和NCEP再分析资料,采取诊断分析的方法,分析了山东省大范围连续性大雾产生的天气背景、温湿条件和大气层结等特征。结果表明：此次连续大雾发生在稳定的大气层结下,高空中纬度环流平直,地面气压场上表现为从东西伯利亚到华南一个庞大的变性高压区（山东处于高压的中部）,天气形势稳定;在高分辨率可见光云图上,大雾图像顶部较光滑、边缘较清晰,在红外云图上特征不明显;近地面层是弱的东到东北风（风力在2 m·s^-1以下）,既有利于海洋上暖湿气流的平流输送,也为较冷的下垫面的建立创造了条件;大气边界层湍流活跃,湍流动力垂直输送明显;大雾初期低空有明显的逆温层,天气状况较好,辐射降温明显,大雾性质以辐射雾为主,中后期是暖湿空气平流到温度较低的下垫面上时冷却而形成,以平流雾为主。     

2009年11月江苏南部一次大雾天气诊断分析

利用地面观测和探空资料及NCEP 1^。×1^。再分析资料,分析了2009年11月25-27日江苏省南部大雾的成因。结果表明：逆温层的高度及强度与雾的浓度关系密切,弱冷暖平流有利于产生雾,但是温度平流在近地面一定高度迅速逆转使得温度层结由不稳定转为稳定更利于浓雾产生。边界层在低层辐合上升和高层辐散下沉的界面中形成逆温层,是产生浓雾的重要因素。对大雾天气进行诊断分析,有利于更加准确的对大雾天气进行数值预报,减轻此类灾害性天气的危害。     

山东中西部一次持续性大雾的形成及维持机制

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR提供的6 h再分析资料（分辨率为1°×1°）,对2013年1月12-16日发生在山东中西部地区的一次持续性大雾天气过程从环流背景、层结条件、动力和热力学机制等方面进行了诊断分析。结果表明：中高层偏西气流、对流层低层温度脊和地面冷高压的稳定维持为这次持续性大雾过程提供了有利的环流背景;大雾过程经历了辐射雾—平流辐射雾—平流雾的复杂演变阶段,不同阶段的大雾湿层厚度及逆温强度有所不同;适当的风速和低层弱的水汽辐合有利于大雾稳定维持和发展;近地层辐合上升、中高层辐散下沉,易在界面形成逆温层,有利于大雾的出现,而整层的辐合上升运动往往容易形成中高云,不利于近地层水汽的聚集,难以形成大雾。     

中国典型大雾落区基本概念模型的研究与建立

利用MICAPS气象信息综合分析处理系统的历史气象资料,根据大雾形成的物理机制,对2008-2010年发生在中国典型区域大雾天气个例中主要影响因子进行分析,得出7个有利于区域大雾产生的因子。结果表明：7个因子中,逆温层厚度为20-200 hPa;地面温度露点差多小于1 ℃,前一日多小于3℃;近地面湿空气厚度0.05-0.70 km;逆温层极值点0 ℃线是雾淞产生特征线;地面偏南风风速为2-6 m·s-1;气温为-15.0～20.0 ℃,其中,-5.0～5.0 ℃占比例最大,0 ℃线是大雾发生的特征线;变性或减弱的高气压。7个因子均有12-24 h的超前特征,经过叠加,构成了“大雾落区基本概念模型”。根据模型建立了大雾落区预报业务系统。理论检验表明,区域大雾预报时效可提前到12-24 h,24 h区域大雾预报准确率为87.5 %。     

2009年南京冬季一次平流雾成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°的再分析资料,对2009年12月1—2日南京地区一次浓雾天气过程产生的大尺度天气背景、气象要素及各种物理量进行分析,结果表明:高空弱脊和地面弱高压的控制有效抑制对流的发展,为这次浓雾的形成提供有利的环流形势;地面弱冷空气的影响,低层弱的辐合上升及中高层下沉增温作用,促使多层逆温存在,为雾的形成提供有利的层结条件;前期降水条件、近地层偏东风场及暖干盖作用为雾的形成提供了丰富的水汽条件;另外污染物集聚,也为雾的形成提供了丰富的凝结核。     

2007年1月初河北省连续大雾的成因分析

对发生在2007年元旦期间河北省大部地区的连续大雾天气从高低空环流形势、物理量场及气象要素场变化等方面进行了分析。发现这次大雾天气发生在500hPa中纬度平直偏西气流、中低层西北气流或弱高压环流以及地面高压前部弱气压场控制的大气环流形势下。大雾前期出现了明显降雪,雪后融化使近地面层湿度迅速增加;大雾期间,夜间辐射明显,近地层大气有逆温层结建立。水汽聚集在近地层通过地面蒸发和辐射冷却而达到饱和。充足的水汽和近地面明显的水汽饱和是河北大部分地区出现连续大雾的重要原因之一。而且这次大雾天气过程近地面层呈弱稳定状态,中高层为稳定状态。     

华北平原一次持续性大雾过程的动力和热力特征

利用台站加密观测资料和NCEP/NCAR再分析资料对2004年11月29日—12月3日华北平原一次罕见的持续性大雾天气过程进行了研究, 通过对本次过程动力和热力特征的深入分析, 揭示了其成因和维持机制。结果表明:对流层中低层暖性高压脊及地面变性冷高压的稳定维持为持续性大雾过程提供了良好的背景条件; 地表净辐射引起的近地层冷却是大雾的触发和加强机制; 中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立; 低层暖平流的输入和边界层的浅层抬升有利于大雾的长时间维持; 伴随负温度平流南下的偏北风的爆发是使大雾消散的动力因子。     

南京冬季浓雾的演变特征及爆发性增强研究

2007年12月18—19日,南京地区出现了一次持续20h的浓雾过程,其中能见度低于50m的强浓雾几乎占到整个雾过程的1／3。利用同期在南京市北郊的外场观测数据,结合NCEP再分析资料,分析了该次雾的演变过程、微物理结构及边界层特征,探讨了地面雾爆发性增强的成因。结果表明：本次雾在西南平流的增湿作用下触发生成;日出后,平流输送和地表蒸发提供了充足水汽来源,贴地层逆温因高空下沉增温而向上抬升且稳定存在,因此大雾得以维持;整个雾过程中雾滴数浓度、平均直径、含水量随时间的变化趋势基本一致,平均谱曲线均呈指数下降分布,雾滴集中在小滴端;两次地面雾爆发性增强均发生在夜间,其特征为各微物理参量明显增大,滴谱上抬拓宽;爆发性增强的原因是地表气温陡降、贴地层逆温增强及可充当雾滴凝结核的气溶胶大粒子数增多。     

北京地区一次平流雾过程的分析和数值模拟

2007年2月21日北京地区发生了一次严重的平流雾, 对广大群众的出行和交通影响甚大, 属高影响天气事件。该文利用首都机场地面观测、北京市自动气象站观测以及NCEP分析场等资料对该过程进行分析, 同时利用MM5模式对该过程进行数值模拟研究。分析表明:造成北京地区此次平流雾的主要天气形势是弱低压辐合型。平流雾发生前, 北京地区没有明显冷空气侵入, 大气层结相对稳定, 地面观测到中尺度辐合线, 其南侧的东南气流向北京地区输送了水汽, 为夜间雾的形成提供了良好的基础条件。模拟结果表明:模拟的雾区范围及其移动基本与实况吻合, 显示了中尺度模式预报平流雾的潜在能力。进一步分析表明:雾区的边缘具有明显的水平温度梯度; 在贴地面层东南气流被雾区阻挡偏向西, 在雾区前沿辐合; 雾区的逆温区前沿930 hPa以下存在一个明显的垂直热力环流, 雾区下沉, 雾区前沿上升。