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。     

2016年一次北冰洋夏季海雾的微物理特征分析

本文使用中国第7次北极科学考察期间"雪龙"号科学考察船的观测数据和再分析数据,分析了北冰洋海雾的气象要素特征和微物理结构特征。"雪龙"号观测到海雾时,科学考察船位于地面气旋前部,偏南风不断将南侧的水汽输送到北侧的冷水面上,海雾属于平流冷却雾。平均数浓度为8.03 cm~(-3),平均半径为8.75μm;与中国近海海雾相比,北冰洋海雾数浓度偏小而平均半径偏大。雾滴谱为双峰分布,不符合Gamma分布;双峰对应的半径分别为3.25μm和13.5μm;含水量相对半径为单峰分布,峰值对应的半径为15.5μm。     

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。     

济南冬季雾微物理结构特征

2016年12月19日—2017年1月9日,受静稳天气影响,济南接连出现了10次大雾天气过程,期间最低能见度不足50 m。利用10次冬季雾过程收集的雾滴谱资料、自动气象观测站加密资料、NCEP/NCAR再分析资料以及常规气象资料,分析了济南冬季雾期间的环流背景、雾类型以及微物理结构特征等。结果表明:济南冬季雾中以小滴为主,直径8μm以下的小滴占总数的88%以上,小滴数与数浓度具有较好的线性关系;谱型有"单峰窄谱"和"多峰宽谱"之分,"单峰窄谱"雾谱宽不超过13μm,小雾滴所占比例很高,液态含水量与数浓度具有较好的线性关系,各微物理量较小,"多峰宽谱"雾平均谱宽在34μm以上,液态含水量与直径12μm以上的大滴数具有较好的线性关系,各微物理量较大;平流辐射雾的数浓度和液态含水量最大,辐射雾次之,蒸发雾最小;冬季雾具有明显的地域性特征,与南京和上海相比,济南冬季雾数浓度明显偏小;辐射雾和平流辐射雾中液态含水量偏小1～2个数量级,且谱宽明显偏窄。     

舟山地区春季海雾的形成和微物理结构

1985年4-5月在舟山海域对春季海雾的形成和微物理结构进行了现场观测研究.初步结论是海雾由西南或东南暖气流在冷海面上平流冷却形成,有利的天气形势有:鞍型气压场、冷锋、气压东高西低、切变线和弱低压的暖区.海雾的微物理结构因气流来向不同而有差异,可分为两类.在受陆地影响的西及西南气流中的大陆性雾,雾滴浓度较大,达48个/厘米3;雾水中含有较多的NH₄+和SO₄2-,较少的C1-相反,海洋性的东南气流中的海洋性雾,雾滴浓度较低,仅31个/厘米3,NH₄+和SO₄2-的含量少,但要C1-的含量多两类雾中,滴谱分布密度函数也是不相同的.但含水量无多大差别平均为0.10-0.15克/米3,最大值可达0.5克/米3.     

海雾过程中大气气溶胶谱变化及消光作用

海雾是沿海地区的常见天气,大雾致灾的现象时有发生,然而对海雾微物理过程的研究相对匮乏。本文以北方的1次海雾过程为例,分析在雾的生成、维持和加强阶段气溶胶谱的变化、消光作用和对能见度的影响。发现暖湿气流影响下,空气比湿持续增加是1μm以上粗粒子数浓度增加的主要原因,比湿持续增加的速度越快,粒子数浓增长的幅度也越大,对能见度的影响也越大。反之,如果比湿持续下降,1~2.5μm粒子数浓度就会减小,能见度增加。粒子直径的增长速率在10-5(μm/s)量级以内。低能见度出现的时间与1~5μm粒子浓度相关性最好,低能见度发生的时间基本上与1~5μm粒子浓度开始增加的时间相一致。在雾的维持阶段小粒子通过增长被消耗,而较大粒子被雾滴清除。在雾的加强阶段,大粒子的增长速度超过了雾滴的清除。雾过程中以大于0.5μm粒子的消光作用为主,消光系数变化与能见度变化有很好的反相关关系,并且粒径越大,反相关关系越好。     

青岛地区海雾分布及大气边界层条件分析

青岛地区海雾多发,观测表明海雾对沿海地区影响范围不尽相同,特别是海雾影响内陆的机理尚缺乏研究。本文利用观测资料及数值模式统计了青岛地区4月-7月海雾分布特征,并对不同影响范围海雾典型个例进行对比分析,结果表明:海雾发生日数自沿海向内陆递减。胶州湾沿岸雾日数比黄海沿岸明显减少,胶州湾东北部的雾日数要少于胶州湾西北部。海雾多发生于高空形势稳定,低层偏南流场的天气条件下。大气边界层内逆温层的的范围大致影响着海雾的分布。只影响沿海的海雾,地面为偏南风,风速在3~8 m/s之间,内陆风力减弱不明显。500 m以下大气边界层内风速切变大。湍流作用使海雾向内陆推进过程中倾斜抬升为低云,地面雾区减弱。能够影响内陆地区的海雾,多出现在地面风力较弱的情况之下,大部分在1~3 m/s之间。500 m以下大气边界层内风速切变小,大气边界层内湍流强度不强,使沿海到内陆的逆温层能够始终维持,沿海海雾在弱南风影响下延伸影响内陆地区。     

数值模拟和卫星反演大气能见度对比分析

对2004年4月11日、2005年3月9日和2005年3月27日发生在黄渤海海域3个典型海雾个例数值模拟得到的大气能见度与可见光卫星云图的反照率进行对比分析,利用不同时刻大气能见度与反照率的对应关系进行线性数学拟合,得到新的适合白昼的大气能见度反演公式。利用该公式反演了几次显著海雾过程的大气能见度分布,发现海雾预报系统对大气能见度<200 m的海上浓雾的面积预报准确率约90%左右。对发生在2009年3月1日到2010年5月21日期间的46次较强海雾进行了初步统计,从判别海雾有无的角度来看该海雾预报系统对海雾的预报准确率为91.3%。     

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。     

湄洲湾海雾的发生规律和成因分析

利用湄洲湾及近海3个气象站1974～2003年和1个气象站1985～2003年的地面观测资料,统计分析了湄洲湾海雾的天气气候特征.湄洲湾海雾具有明显的年际变化,而且季节差异显著,其中2～5月是海雾的盛季.初步分析了湄洲湾海雾的成因,归纳得出2～5月该海湾海雾生成前的3种环流天气形势:锋面型、入海高压后部型、高压底部型.在对海雾生成的水文气象要素分析的基础上,得出了2～5月海雾发生的一般规律,为海洋预报和服务提供一定的参考依据.     

东北太平洋中国合同区的叶绿素a和初级生产力

根据东北太平洋中国合同区东区和西区从1994年至2003年6个航次(DY85-4,DY95-7,DY95-8,DY95-10,DY105-11和DY105-12.14)初级生产力调查资料编写.结果表明:次表层高值分布为叶绿素a分布的一般特征,从表层至水深50 m,数值为0.1 mg/m3左右,在水深50~100 m上下,数值约在0.2~0.4 mg/m3之间,在水深大于100 m,特别是150 m以深数值逐渐减小为零;东区初级生产力(C)测值在76.8~191.9 mg/(m2·d),平均为116.1 mg/(m2·d);西区的在73.1~222.5 mg/(m2·d),平均为127.1 mg/(m2·d);在水深0~125 m,0.2~2μm颗粒的微微型浮游植物的叶绿素a比例占叶绿素a总量的70%以上,而在水深125 m以深,占50%以下;反之,2~20μm和大于20μm两种粒级所占比例的和在0~125 m深度范围占30%以下,在水深125m以深时为50%以上.调查显示东、西两区属于初级生产力比较低的海域.     

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。     

南海水体三项无机氮含量的垂直变化特征及与其他环境要素的相关性

据南海环境调查资料，研究了南海水体NO3-N、NO2-N、NH4-N、DIN含量及无机氮组成的垂直变化规律．结果表明：NO3-N、NO2-N、NH4-N、DIN含量范围和均值分别为0．00～43．9，12．32；0．00～1．69，0．07；0．17-14．87，1．32；0．35～45．92，13．73μmol／dm^3．其含量分布与垂直变化特征与深海、大洋的相似，表明南海水是太平洋的变性水体．NO3-N、DIN含量的垂直分布跃层出现于75～500m间，夏季的跃层强度分别为6．61X10-’、6．68×1012Ixmol／（dm’·m），冬季的均为5．65×10^-2μmol／（dm^3·m）；NO2-N含量的最大值多出现于75～100m之间，NH4-N含量的最大值出现在0m层．在浮游植物活动较旺盛的真光层中，NH4-N为无机氮的主要存在形态（平均占比为64．4％）．真光层以下NO3-N为无机氮的主要存在形态（平均占比≥90．8％）．对三项无机氮含量与其他生源要素、水文因子的相关分析结果表明，NO3-N含量与PO4-P、TDP、TP、SiO3-Si、S均呈显著正相关，与pH、DO、O2％、t则呈显著负相关．     

Qeochemical behaviour of iodine in Jiulong River Estuary

Dissolved iodine species and the relationship between its distribution and salinity in Jiulong River estuarine water have been determined. It has been found that the total iodine, iodate and iodide are positive linear with salinity. This indicates that dissolved iodine species (IO-3 and I- ) in estuarine water .how conservative behaviour. The river water contains 2. 40μg/1 as iodide and less than 1. 0μg/1 as iodate, and iodide is the predominant species. Whereas the sea water contains 39. 4μg/1 as iodate and 4. 00μg/1 as iodide, and iodate is the dominant form. The distribution of dissolved iodine in pore water, as a function of depth, has been studied. Iodine in pore water occurs as iodide. The apparent fluxes of soluble iodine from the sediment to the overlying water in the estuary have been determined. The values are 2. 4 (15℃) and 27μmol/(m2·d) (30℃) respectively.     

On the selection of prognostic moments in parametrization schemes for drop sedimentation

Common parametrization models for cloud microphysical processes use condensate mass density and/or particle number density as prognostic properties. However, other moments of the particle size distribution can likewise be chosen for prediction. This study deals with parametrization models with one and two, respectively, prognostic moments for the sedimentation of drop ensembles. The spectral resolving model defines the reference solution.
The evolution of the vertical profiles of liquid water content, drop number density and rain rate strongly depend on the choice of the prognostic moments in the parametrization models. In models with a single prognostic moment, its vertical profile is copied by all other moments. The moment of most physical pertinence is recommended for prediction. In models with two prognostic moments, the vertical profiles of all moments differ. The orders of the prognostic moments should be chosen close to the order of moments of highest relevance. Otherwise large errors occur. For example, comparison of modelled versus observed radar reflectivity (6th moment with respect to diameter) does not tell much about the quality of other properties if reflectivity is diagnosed from for example, number density and mass density. Furthermore, mass conservation is fulfilled only if mass density is forecasted.     

福建主要港口外轮压舱水生物的分布及其潜在入侵威胁

根据2006～2007年间采自福建省4个主要港口12艘外轮(包括8条集装箱船和4条散货船)的压舱水样品,研究压舱水生物的分布特点,结果表明进入该水域的外来船舶压舱水生物物种丰富度和个体丰度高,共发现浮游植物7门86属240种(包括60种赤潮生物)和浮游动物5门30属52种;经3种网目(20,77,和160μm)筛网收集的不同粒径生物的平均丰度分别为:动物38858.3 ind./m~3(粒径77～160μm)和782.3 ind./m~3(粒径>160μm);植物3625.0 cells./ dm~3(粒径20～77μm)和134.1 cells./dm~3(粒径77～160μm).压舱水生物的分布及生存状态与水样的盐度及水龄相关.初步评估外来压舱水生物排放对福建沿海的潜在入侵风险.     

西北太平洋楚科奇海沉积物-水界面营养盐输送通量估算

陆架区沉积物间隙水的营养盐再生是水体营养盐补充的重要途径之一。楚科奇海陆架区中部沉积物间隙水中的营养盐分布,是物理和生物扰动较弱状态下的沉积物-水界面的典型分布。本文对中国第4次北极科学考察采集的4个多管短柱沉积物样品及多管样站位的上层水样进行分析,得到沉积物间隙水、上覆水以及水柱中营养盐数据。结果表明,沉积物间隙水各营养盐浓度均先随沉积深度增加而呈指数快速升高,记为Ⅰ层;然后进入沉积物再矿化作用与营养盐移出速率相互抵消的稳定变化层,营养盐浓度在该阶段基本不变,记为Ⅱ层;最后是营养盐缓慢递减层,记为Ⅲ层,由于该层有机质降解作用耗尽氧气,NO-3和PO3-4被还原细菌利用而失去氧离子。通过双层模式和Fick第一扩散定律,计算得出楚科奇海沉积物-水界面硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的扩散通量分别为1.660mmol/(m2·d)(以Si计量)、0.008mmol/(m2·d)(以P计量)、0.117mmol/(m2·d)(以N计量)(以R06站为例)。四个调查站位沉积物中硅酸盐的扩散通量分别为3.101mmol/(m2·d)(以Si计量,CC1站)、1.660mmol/(m2·d)(以Si计量,R06站)、1.307mmol/(m2·d)(以Si计量,C07站)、0.243mmol/(m2·d)(以Si计量,S23站),含量呈现明显的纬度分布特征。沉积物间隙水N*的分布表明,楚科奇海沉积环境具有很强的反硝化过程,沉积物脱氮作用是硝酸盐一个重要的汇。