大连低能见度气候特征及影响因素分析

利用美国国家气候数据中心NCDC提供的大连站1973-2010年间的每日地面观测概要数据统计分析了大连低能见度(＜4km)的年月分布、持续时间等特征,探讨了大连低能见度与天气现象、相对湿度、日平均风速等因素的关系.并利用韩国气象局KMA提供的2006-2010年每日天气图,对大连低能见度出现时的天气形势进行了归纳分析.     

一次冬季平流辐射雾过程的观测分析及数值模拟研究

对2003年12月23-24日发生在黄海、渤海沿海的一次大雾过程进行了观测分析和数值模拟研究.这次大雾期间,从近海到内陆,大雾影响面积约10万km2,部分地区能见度不足200m,给海陆空交通造成严重影响.首先利用各种资料对这次大雾的生消演变过程进行了分析,认为这是一次典型的发生在海陆交界处的冬季平流辐射雾.然后利用RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模式模拟了本次大雾过程,计算得出了大气的水平能见度分布和云水混合比的垂直分布,结果表明,在雾区形状、雾生消时间以及雾的厚度上,模拟结果与观测资料比较一致.     

一次黄海海雾事件的观测与数值模拟研究--以2004年4月11日为例

利用各种观测资料和RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模式4．4版对2004年4月11日发生在黄海海域的一次海雾事件进行了研究。利用GOES(Geostationary Operational Environmental Satellite)-9和NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)-14可见光卫星云图对海雾的发生范围、演变过程等进行了描述，并对海雾发生前的大气背景场和气海温差场进行了分析；利用青岛和韩国济州岛2个站的探空资料对海雾发生时低层大气的稳定度进行了分析；利用RAMS模式对本次海雾事件进行了模拟，并计算了大气的水平能见度分布。计算结果与卫星云图所显示的雾区范围分布吻合很好。     

黄海海雾的一次过程及模拟研究

描述了2009年夏季针对胶东半岛沿海海雾灾害爆发进行的一次现场调查过程,详细分析了当时的地面、高空天气形势,以及对引发这次海雾过程的物理机制展开讨论.得出水气温差条件在2°-4℃之间,海表相对湿度以及低层大气相对湿度达到90％以上,低层风向以南风为主,风速3-4级之间是最有利于黄海出现平流雾的大气物理条件.利用WRF模式对本次事件进行了模拟,并计算了大气的水平能见度分布.结果表明,该模式能较好地模拟出黄海海域实际的海雾生消过程,对海雾的三维结构有一定的模拟能力.     

基于地基微波辐射计观测的东营地区低能见度天气指示性分析

针对东营市2016—2017 年出现的27 个低能见度天气过程,利用 MP -3000A 型地基微波辐射计二级数据,计算过程影响期间逐10 min 的逆温层温差、逆温层厚度和低层相对湿度等物理量。 结合空气质量和能见度变化情况,按照雾和霾、雾、降水三类天气对 27 次过程进行分类研究,总结地基微波辐射计观测的温湿度量对低能见度天气的指示意义和参考指标。结果表明:(1)雾和霾共同影响导致的低能见度天气出现在冬半年,PM2. 5浓度越大通常对应的能见度越低;逆温层温差和逆温层厚度与能见度的相关系数分别为-0. 39 和-0. 45,逆温层温差增大指示能见度降低,逆温层厚度减小指示能见度升高。低层相对湿度在 90%以上时,能见度受雾影响通常小于 2 km;低层相对湿度在80%以下时,能见度受霾影响仍然维持在5 km 以下。(2)雾影响导致的低能见度天气多出现在冬半年,与 PM2. 5浓度无关;逆温层温差和逆温层厚度与能见度的相关系数分别为-0. 54和-0. 45。在逆温层生成和破坏阶段,逆温层温差变化幅度大,对能见度的指示性更强,而逆温层厚度变化幅度相对较小,多维持在 300 ~ 400 m 之间。低层相对湿度 90%以上时能见度通常小于5 km,当低层湿层消失后能见度升高至 5 km 以上。(3)降水影响导致的低能见度天气出现在夏季,多伴随短时强降水出现,强降水时段逆温层温差达到8 ℃ 以上,逆温层厚度为 500 m;强降水结束后,逆温消失,能见度转好。     

一种能见度融合方法在黄渤海区域雾数值预报中的应用

建立了一种新的融合了相对湿度和液态水含量的能见度算法。采用WRF模式的黄渤海及沿岸地区两次大雾天气过程,通过相对湿度、液态水含量和新融合方法 3种不同的能见度算法的比较,检验了能见度新融合方法衡量雾等级的能力。结果表明:新融合方法在相对湿度和液态水含量模拟准确的条件下,能较好表征出黄渤海沿岸大雾等级的分布和变化;单独采用液态水含量的算法能较好地预报浓雾的区域和强度,但是预报轻雾的效果较差;单独采用相对湿度的算法仅能较好拟合出1 km以上轻雾区域。     

大气能见度研究

回顾总结了国内外有关大气能见度的理论研究、仪器观测和数值模拟方面取得的成果;介绍大气能见度研究的基本理论、消光系数的概念及计算方法;总结了几种白天大气能见度探测仪的使用原理及优缺点;介绍测量夜间大气能见度和数字摄像法探测大气能见度的方法;并着重介绍4种计算与雾有关的大气能见度的经验公式,基于2004年4月11日黄海海雾个例的RAMS模式数值模拟结果,采用4种方法分别计算了大气能见度的分布并进行了比较。总结出大气能见度研究中存在的问题和今后研究的主要方向,并针对其中仍然存在的问题提出一些建议。     

基于MODTRAN模式的MODIS水汽通道光谱特征与海上能见度相关特性分析

海上能见度是重要的海洋环境信息,为了能够深入有效的开展海上能见度卫星反演方法研究,本文利用MODTRAN辐射传输模式模拟不同能见度等级下的MODIS水汽通道辐射值,进行不同能见度等级条件下MODIS水汽通道的光谱特征及其与能见度的相关特性分析研究,初步得出水汽通道光谱特征与海上能见度的相关性.     

基于MODIS数据的海上气象能见度遥感光谱分析与统计反演

重点分析了不同等级能见度过程在MODIS 36通道中的谱特征及与能见度的相关性,并对能见度进行了光谱统计分析.经去云处理后,对多点测站的相关分析发现能见度因子和ch1,3,4,8,16,24,25,29～36的辐射和反射率存在很好的相关性(置信度达90 %以上,相关系数≥0.8),进一步的通道筛选和压缩对能见度的反演有重要意义.典型个例分析发现低能见度与高能见度天气过程存在较明显的光谱辐射和反射差异,可用于低能见度的识别.     

台风影响下渤海及邻域海面风场演变过程的MM5模拟分析

在装有 L inux操作系统的 PC机上运行美国大气研究中心 ( NCAR)的非静力中尺度大气模式 MM5。运用 MM5的嵌套功能 ,以 30 km水平分辨率对台风 KAI- TAK( 2 0 0 0年第 4号 )影响渤海海区的时段进行数值模拟 ,同时给出了水平分辨率为 10 km的嵌套区内逐时的渤海海面风场。通过对台风中心位置、中心气压、风速分布与雨区分布等要素的模拟结果与实况的比较 ,证实该实验对台风过程的模拟较为成功。嵌套区内渤海海面风场也明显体现出了地形影响的特征。并尝试以T10 6格点资料的三维客观分析场结合高空及地面观测为模式提供初值场 ,6h/次预报场为模式提供时变边界条件 ,对渤海海面风场进行了 2 4 h时预报     

茂名地区海雾含水量的演变特征及其与大气水平能见度的关系

2008年3月16—19日,在广东茂名博贺海洋气象科学试验基地,利用美国DMT公司生产的FM-100型雾滴谱仪,连续观测了海雾的雾滴谱、数浓度等微物理量。在此基础上分析了海雾液态含水量的演变特征,并结合同期的气象观测与分析数据,进行了海雾中低能见度成因的天气学分析。研究表明,海雾发展过程中含水量有着上下起伏变化的特点;直径10μm以上雾滴的增多是含水量增大的主要原因;随着含水量的增大,雾滴谱分布有向大雾滴方向增宽的趋势,其峰值高度也不断增大。在相同的含水量区间,不同的大气能见度样本表现出明显不同的谱分布特征;在相同高数浓度区间的情况下,导致大气能见度降低的主要原因是含水量的增大。而海雾过程中低能见度的出现,是众多天气因素共同影响的结果:地面天气图上的均压场范围更大,大气低空及地面风速小,大气低层处于弱不稳定状态,以及高湿度层主要在近地层等等。     

青岛海雾的自适应神经模糊推理系统建模

基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS),通过对历史观测资料的训练和规则提取,建立了青岛海雾(能见度)与该站及其上游测站的风向、风速、湿度等要素的逻辑映射关系和模糊推理模型,进而能够较为客观、定量地描述和诊断青岛海雾的发生发展,对改进和提高青岛海雾预报有一定的参考应用意义。     

一次黄海海雾的三维数值模拟研究

本文利用 1个考虑了地形效应、植被影响、长波辐射、地表能量收支、液态水的重力沉降等影响雾的形成和发展主要因子的三维海雾模式 ,模拟了 1995 - 0 6 - 0 1发生在黄海的 1次实际海雾过程 ,分析了海雾生长、发展和消亡过程中液态水含量和其它物理量的三维时空分布变化特征。结果表明 ,该模式能较好地模拟出黄海海域实际的海雾生消过程 ,对海雾的三维结构有一定的模拟能力。     

基于机器学习的青岛市区近岸海雾集成预报方法

利用2014—2017年青岛小麦岛海洋站观测资料,采用机器学习方法建立了青岛市区近岸海雾集成预报模型,通过主成分分析方法对预报因子进行了优选。结果表明:采用能见度、风向、风速、气压、露点、气温、海温、气温露点差、气海温差、相对湿度、云量、气温24h变温12个预报因子建立的海雾集成预报模型,对2018年海雾预报的TS评分约为0.64,海雾预报正确率约为0.783,具有较好的预报能力,为海雾预报提供了新的方法。     

黄海夏季海雾的边界层结构特征及其与春季海雾的对比

利用海上浮标站、高分辨率数字式探空仪等多种观测手段和三维中尺度模式,对2008年7月7~11日1次夏季黄海海雾过程的边界层结构特征进行了观测分析与数值模拟,并将结果与春季的黄海海雾个例进行对比。结果表明:(1)夏季海洋大气边界层(MABL)中无强逆温层,静力稳定度较春季下降,有利于湍流的发展。加之水汽量较大,容易形成比较厚的雾(500 m);春季低空有明显逆温层,水汽供应量较少,但强稳定的层结可以使水汽局限于比较低的空中,形成比较薄的雾层(200 m)。(2)在夏季风控制下,青岛近海海洋大气边界层(MABL)中高、低层气块均来自海洋上空,温湿属性差异不大,使得温度垂直差异较小;春季MABL中高、低层气块分别来自陆地和海洋,来自陆地的暖、干气流和海洋的冷却效应导致强逆温层和雾区上方干层的出现。(3)夏季海雾的含水量大,水汽在凝结成雾的过程中放出更多的凝结潜热,雾中的海表面气温(SAT)明显高于海表面水温(SST);春季雾顶强烈的长波辐射冷却和湍流混合使雾中气温明显下降,雾中SAT与SST更加接近,甚至出现SAT小于SST。以上结果有助于对海雾形成机制的认识。     

青岛海雾雾滴谱与含水量观测与分析

１９９３年６、７月间，我们在青岛小麦岛岸边用“三用滴谱仪”进行海雾滴谱和含水量观测，共取得９个滴谱资料和１８个含水量资料，同时记录了能见距离和风速、风向等。由分析得到青岛海雾的微物理特性和雾含水量，雾气的消光系数与能见距离的简单线性关系。能见距离的观测值与分析计算值在含水量从０．２－０．００２ｇ／ｍ＾３范围内的一致性很好。     

上海近海一次低压控制下春季海雾空间差异分析

根据海上浮标实测数据和再分析数据,发现2016年4月20-23日长江口航道附近南北海雾存在的显著空间差异主要受到水汽以及风场的影响。分析表明:(1)本次海雾过程高空受低压槽控制近地面处低压过境,切变线东移导致低空风向的迅速转变,此后受到暖锋影响,导致短时小雨过程的发生;(2)此次海雾过程受风场的影响较大,盛行南风时水汽充足,湿度较大,容易产生海雾,受西北风主导时,则容易出现海雾消散的情况;(3)长江口外北部站点和南部站点存在显著空间差异性,北部站点能见度明显好于南部站点,并且在此次海雾过程中北部站点先于南部站点出现一次能见度好转的情况,这是由于低压过境导致风向骤变,北部未获得充分的水汽供给所致。此次低压槽天气过程在长江口南北产生区域差异显著的海雾,对这种典型风向骤变过程分析有助于为航运密集的长江口海雾预报提供参考。     

基于Himawari-8数据的夜间海雾识别

海雾是一种发生在海面的灾害性天气现象,掌握海雾的分布与生消变化,能有效地减少海雾带来的危害。卫星遥感观测具有近实时、大范围覆盖、连续观测等特点,特别是高时间分辨率的静止卫星观测系统,能够对海雾的发生?发展?消亡过程进行动态跟踪观测。本文以2018?2019年黄、渤海发生的海雾事件为样例,利用日本静止气象卫星Himawari-8（H-8）红外辐射数据,分析海雾的多通道红外亮温辐射特性,通过不同波段差和波段比组合,定义海雾和晴空水体分离指数、海雾和一般云系分离指数、多通道亮温差斜率指数以及中红外亮温纹理指数,提出基于多指数概率分布的夜间海雾监测算法;算法分别应用于H-8和韩国静止气象卫星GEO-KOMPSAT2A（GK-2A）数据,对2020年2?6月发生的6次海雾事件多时次卫星观测识别出的海雾位置分布和覆盖面积进行对比实现互验证,结果表明,本文提出的夜间海雾监测算法能有效地实现夜间海雾的识别;选择2020年4月29日夜间H-8和GK-2A 每10 min一次连续观测数据的监测结果,对海雾的发生区域进行跟踪分析,清晰地展现出此次海雾事件的发生、发展演变过程,说明算法能清楚地监测出各时段海雾的分布,跟踪海雾的发展变化,可为海上大雾的防灾减灾提供科学依据和决策基础。