黄海晚冬一次持续性海雾天气的动力热力特征

利用常规资料、NCEP 1°×1°再分析资料、高分辨率可见光卫星云图资料,描述了2011年2月22-24日持续性海雾的发生范围、演变过程,分析了海雾发生前、发生时大气背景和物理量场;并利用环黄海北部的探空站、气象自动站资料对海雾发生时低层大气的温度、风、逆温特征进行了分析.结果表明:环黄海北部4个气象站中,各站出现海雾的特征不尽相同,既有以平流雾为主的、也有辐射雾为主的、还有平流雾和辐射雾共存的.对流层低层暖平流有助于保持逆温层、维持大气层结稳定;对流层低层偏南气流形成的水汽输送带和中层偏西气流水汽输送带的共同作用为大雾的形成和维持提供了水汽条件;夜晚低层辐合、高层辐散的动力分布有助于逆温层内弱的上升气流维持,对水汽凝结有利;白天低层辐散、高层辐合的动力分布有助于气流下沉,对稳定度和逆温的维持有利;负(冷)温度平流南下是大雾消散的动力热力因子.     

华北平原连续性大雾的特征分析

应用常规观测资料、自动站资料、NCEP(National Centers for Environmental Prediction)提供的FNL(Final Analysis)客观分析资料,对华北平原1999—2008年9次连续4d以上的大雾天气过程进行了分析,给出了华北平原连续性大雾的统计特征、环流背景、温湿场特征、成因及雾区分布天气概念模型和预报着眼点。结果表明:华北平原连续性大雾过程具有渐发性、稳定性、雾种类多样性、能见度日变化不明显等特点;华北平原连续性大雾绝大多数发生在纬向环流的背景下,少数发生在经向环流背景下;连续性大雾通常有很深厚的逆温层,湿度场空间结构大多呈"上干下湿"的特点;一次连续性大雾过程的结束绝大多数因为强冷空气入侵带来的逆温层破坏、地面风速加大所致,少数因为较强降水发生所致;雾区的分布和地面形势关系密切,根据地面气压场,给出了以下几种雾区分布的天气概念模型:高压前部型、锋前低压型、均压场型。     

济南市10月份大雾天气特征分析

利用2001-2009年10月份济南6个大监站大雾实况资料、高空和地面资料以及T213相对湿度产品,从高空环流形势、地面气压场、水汽条件和层结稳定条件等方面分析了济南市10月份大雾时空分布特征和产生大雾的天气形势.结果表明:10月份,济南大雾以辐射雾为主,最近几年大雾呈"减-增-减"的变化趋势;从空间分布来看,位于鲁西...     

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.     

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。     

辽宁省一次区域性大雾特征及成因分析

利用地面常规观测站资料、地面10分钟加密自动站资料、探空资料、NCEP1°×1°再分析资料等,通过天气学和物理量特征分析方法,对2014年11月21—22日发生在辽宁地区的一次区域性大雾天气过程进行了综合分析。结果表明,大雾发生前有弱降水产生,近地面潮湿,水汽条件好,降水过后,中低空没有强冷空气侵入,温度较高,有利于逆温层的形成与维持。湿度高、风速小为大雾的持续发展提供了有利的气象条件。此次大雾过程分为两个阶段,在第二阶段近地面有外来的水汽输送。     

日本以南海域一次锋面雾过程分析

利用4种观测资料及HYSPLIT-4模式对2012年6月17—19日发生在日本以南海域严重影响船舶航行安全的一次海雾过程进行了观测分析及数值模拟。结果表明:(1)此次海雾事件为典型的锋面雾过程,雾区始终处在副热带高压后部、大槽前部。前期雾区范围与锋面的发展移动密切相关,后期台风外围的卷吸作用是海雾消散的主要因素;(2)海雾发生前气海温差值约为2℃,为海雾形成提供了有利条件,近地面逆温层的存在也为海雾的发生提供了助力;(3)HYSPLIT-4模式对气粒的追踪结果表明,此次海雾过程的水汽来自东南方向,水汽向北输送过程中受副热带高压的影响不断下沉,在稳定层结条件下最终凝结成雾。     

黄海春季海雾的年际变化研究

利用黄海沿岸有代表性测站的常规观测资料和NCEP／NCAR资料，对黄海春季海雾年际变化进行了分析发现，雾多年份冬季环流减弱、低层流场向黄海为偏南向流入、中低层水汽充足、层结稳定；有雾时气温水温差在0．5—2．2℃范围内，地面风向以S-ESE为主。分析结果表明，在春季黄海雾形成过程中，高空环流提供了暖湿空气的输送条件，低层流场及地面风场的分布有利于来自西太平洋低纬地区的水汽向黄海海区输送；中低层水汽充沛，昙结稳定，水气温差在一定范围内有利于海雾的形成和维持。     

山东省雾霾变化特征及一次持续性雾霾过程的分析

利用山东省123个气象观测站1961—2012年的观测资料、美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP\NCAR)再分析资料,分析了山东省雾霾的变化特征和一次持续性雾霾过程环流及气象要素特征。结果表明:山东雾日数呈现先增加后减少的趋势,1980年代雾日数最多,山东霾日数呈现增加趋势,21世纪以来增加明显;从空间分布特征来看,鲁西北和东南沿海地区雾日数较多,山东省雾的多发区域存在明显的季节变化,内陆地区雾主要出现在秋、冬季,东南沿海雾主要出现在春、夏季。霾多发区分布零散,局地性很强,说明雾的分布与地理因素有关,而霾的分布受城市工业和污染排放影响较大。典型的雾霾过程发生时,山东上空以平直的纬向环流为主,多短波槽活动,冷空气较弱,山东受偏西或者西南气流影响,有暖湿平流向山东输送,静稳的大气环流背景、PM2.5浓度增加和相对湿度增大为本次持续性雾霾的形成和发展提供了有力的条件。大范围霾出现前空气湿度相对较干,大约在50%左右。当相对湿度高于80%时,霾滴逐步转化为雾滴,空气湿度的变化对雾霾的预报有一定的指示意义。     

黄海沿海夏季海雾形成的气候特征

采用合成与个例分析相结合的方法,对黄海夏季(7月)海雾形成的大气环流条件、水汽输送条件以及海面条件(SST)进行了分析,并讨论了海面的有效长波辐射,结果表明:夏季风的强弱决定了黄海夏季海雾的多寡,海雾形成的水汽不是由局地提供的,而是靠低空急流从热带大气输送过来.与大气环流条件相配合,海温场对海雾的形成是重要的.     

山东省春季旱年与涝年对应的大气环流

利用美国国家环境预报中心与美国国家大气研究中心 (NCEP/ NCAR)再分析资料及山东省 196 1～ 1998年 16个代表站的 3～ 5月降水实测资料 ,对山东春季旱年与涝年进行划分并对其对应的大气环流形势进行了分析。结果表明 ,山东春季涝年与旱年的大气环流形势存在明显的差异 ,东亚大槽的异常减弱、乌拉尔地区高度场的明显降低是造成山东春季降水异常偏多的主要原因 ;孟加拉湾的水汽输送是山东地区春季降水的重要水汽条件。     

强热带风暴“碧丽斯”大暴雨成因分析

本文通过对0604号台风"碧丽斯"的降水强度资料,环流背景场、大气物理量场、卫星运图特征等进行综合分析得出:"碧丽斯"登陆后在福建东南沿海造成的暴雨,与高空盛行的东北气流、南海西南季风关系密切,与低层辐合、高层辐散、上升运动、水汽通量和相对湿度等都有较好的对应关系,且与台风不对称结构有关.     

1321号台风“蝴蝶”强度变化特征和影响因素分析

利用NCEP/NCAR全球再分析格点资料（空间分辨率1°×1°）、台风实况资料及海南省气象台站观测资料,选取1321号台风＂蝴蝶＂为研究个例,从天气学原理高低空形势及动力、热力学物理量等多角度分析了＂蝴蝶＂强度演变特征及影响因素.研究结果表明,副热带高压与高空西风槽是影响此次台风的主要大尺度天气系统,弱冷空气南侵、南海海温偏高及越赤道气流强盛是＂蝴蝶＂迅速加强的重要原因.西风槽引导弱冷空气南侵使得台风外围环流气压梯度增加,斜压不稳定状态加剧;南海海温达到29℃,海温偏高使台风区域大气层结降低,深热对流发展;105°E越赤道气流强盛为台风提供了充沛水汽和能量.三者共同作用促使台风强度突然增强.另外,低层涡度、高层散度、湿位涡及水汽通量等物理量能够较好地表征＂蝴蝶＂强度变化特征.低层辐合流入、高层辐散流出为台风的加强提供了动力条件;湿位涡下负上正表明大气热力层结不稳定;水汽通量增加表明水汽条件充足.良好的动力条件、热力条件与水汽条件共同作用,使得＂蝴蝶＂在短时间内迅速加强为强台风.     

“罗莎”台风造成浙江特大暴雨的过程分析

0716号台风"罗莎"于2007年10月7日下午15:30在浙江省苍南县霞关镇附近的浙闽交界处登陆。受"罗莎"台风的影响,浙江省出现暴雨到大暴雨,过程平均降雨量全省达163.0mm。利用NCEP/NCAR1°×1°再分析格点资料、浙江省自动站降水数据和MICAPS的Ki与Ky指数资料(浙江省部分),对由0716号台风"罗莎"造成的浙江大暴雨到特大暴雨过程的大环流天气形势演变、动力条件、水汽输送及物理量特征等进行诊断研究。结果表明,在10月6～9日"罗莎"台风影响浙江期间,欧亚500hPa中高纬度为平直环流,乌拉尔山以西为高压脊,从河西走廊至中原地区有一移动性冷槽,西太平洋副热带高压逐渐加强,呈东西向带状,位置偏北强度偏强,江淮以南地区为副热带高压控制,脊线位于30°N附近;在对流层中、低层(气压为700hPa、850hPa)有明显的冷温槽,途经河西走廊、河套地区、江淮和长江中下游地区,7日14时至8日14时地面冷锋与"罗莎"台风倒槽在浙江相互作用,形成了台风外围受冷空气侵入的特定环境场,为浙江大暴雨到特大暴雨的形成创造了条件。"罗莎"台风螺旋云带中含有大量水汽从东海向浙江大陆输送,10月6日20时至8日14时,从东海到浙江大部出现强的水汽通量大值区,最大水汽通量出现在10月7日02时低层(气压为850hPa),中心为40g/(s.hPa.cm)以上的水汽通量大值区出现在东海,低层高含水量从东海向浙江陆地持续输送,时间长达42h,为本次大暴雨到特大暴雨提供了有利的水汽条件,诊断得出,大气柱可降水量达65kg/m2时可出现大到暴雨,大气柱可降水量达70kg/m2时可出现特大暴雨。从流场、散度场和垂直速度场发现,台风环流区域内低层的强上升运动为本次大暴雨到特大暴雨提供了上升运动的促发机制,高层辐散区与中低层台风北侧倒槽强烈辐合区叠加,使得中低层的辐合更为强烈,这都有利于台风北侧暴雨的维持和加强;台风环流域内的垂直上升运动区有一个"增厚"过程。分析温度平流发现,6～8日在浙江上空(气压为550hPa以下),有明显的冷暖平流交汇,冷空气进入台风外围与台风携带的暖湿空气相遇,台风环流呈西冷东暖状态,加上低层的辐合机制,促使斜压对流不稳定能量的加大,并释放出最大有效的位能,使得大于35℃的Ki指数和4～6个单位的Ky指数高值区覆盖浙江全省,造成大气强烈的上升运动,导致台风倒槽降雨量的加强。     

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。     

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。     

青岛近岸一次海陆风过程中大气波导成因的数值研究

采用新一代区域大气数值模式WRF对2006年8月21日青岛地区一次典型的海陆风过程中的大气波导现象进行了详细的数值模拟研究,以探究海陆风过程中大气波导的形成机理。WRF数值结果较好地再现了海陆风及大气波导的发生发展过程。基于高时空分辨率的WRF数值模拟结果,对海陆风过程中大气波导的形成机制进行了详尽的分析,结果表明:湿度突变层的存在是导致波导发生的主要因素,此次波导过程无逆温层的存在;波导随海风的出现而形成。午后,海陆温差增大,海风在海陆热力性质差异的驱动下形成,并将大量水汽带到近岸,使近岸底层大气相对湿度增大,陆上暖干空气在海风环流作用下向海洋一侧平流,最终在海洋上空下沉,海洋大气边界层发展成为具有稳定层结的热内边界层;同时,下沉的干空气与底层湿空气形成较大的水汽垂直梯度,有利于大气折射指数随高度减小,形成大气波导。海风环流减弱至陆风环流形成发展后,水汽垂直混合均匀,大气波导随之减弱、消失。地形因素对波导的形成作用显著,地形的阻挡使海风携带的大量水汽在向海一侧积聚,在海风环流作用下波导形成于陡峭地形向海一侧。     

山东区域性辐射雾时空分布及地面气象要素特征分析

选取2016—2019年共61次山东区域性辐射雾天气过程,利用山东122个国家级气象观测站逐小时观测资料,对其时空分布及地面气象要素特征进行分析。结果表明:1)山东辐射雾具有显著的季节和日变化特征,主要发生在10月—次年2月,持续性大雾主要发生在1月和12月,一天中20时以后大雾频次增加,02—08时为雾最集中的时段,07时前后达到峰值,下午一般无强浓雾出现。2)辐射雾空间分布呈现明显"西多东少"格局,主要出现在鲁西北和鲁西南地区,山区和半岛沿海地区较少,强浓雾和特强浓雾主要分布在德州、聊城及菏泽等地。3)区域性辐射雾发生时,地面无突出风向,北风略占优势,风速多在3 m·s~(-1)以下;各等级雾形成前气温和露点温度均存在不同程度的下降,20时气温与次日最低气温温差在2～6℃、14时地面露点与最低能见度时刻地面露点的温差在1～5℃时最有利于辐射雾的发生;随着辐射雾强度的增强,对温度露点差和地面相对湿度的要求越来越高,出现大雾时的温度露点差主要在2℃以下,相对湿度大于90%;出现浓雾、强浓雾和特强浓雾时的温度露点差小于1℃,相对湿度大于95%。     

北冰洋夏季的海雾

以中国首次北极科学考察采用国内外海冰、大气和海洋的先进观测设备,获得海、陆、空的同步或准同步观测资料为基础,重点研究北冰洋的海雾.发现在北冰洋大范围被海冰覆盖或冰水相间的洋面上,能够形成平流雾、辐射雾和蒸汽雾.每种海雾的特点和形成的物理机制不同.在北冰洋的南部,由于暖湿气流充分,易形成持续时间长、浓度大的平流雾;在冰盖和大浮冰块上,由于冰雪面的强辐射冷却,容易形成稳定的辐射雾;在浮冰区能够形成像开锅的蒸汽一样的蒸汽雾.指出在北冰洋形成多种海雾原因是海冰的分布及独特的物理特性造成下垫面性质的复杂化,产生的海气相互作用复杂化的结果,特别是冰雪面的反照率高,不能吸收极昼期充足的太阳辐射.冰又是热的不良导体,成为海气热交换的屏障,在浮冰区由于冰屏障的破碎,海气交换活跃.海洋以潜热的形式向大气输送热量,以蒸汽雾的形式反映出海气热交换的程度和对气候影响的一种表现形式.提出在蒸汽雾发生的过程中,海洋以感热的形式向大气输送热量.     

袁河流域极端降水事件成因分析

利用欧洲中期天气预报中心格点再分析资料和HYSPLIT模式对袁河流域5次极端降水天气过程的平均环流背景、主要影响系统、物理量场以及降水发生过程中的120 h气块后向轨迹特征进行分析。结果发现:(1)极端降水发生时,高层袁河流域处于南亚高压东侧辐散气流中,中层副热带高压位置适中,受584 dagpm线附近的西南气流控制,低层正好处于切变线上,且有强盛的西南气流向降水区输送能量和水汽。(2)物理量场上,袁河流域附近低层辐合、高层辐散,垂直速度场、水汽分布、水汽通量散度场都有利于该区域出现暴雨天气。(3)与袁河流域一般性暴雨的平均t-lnp图对比分析可见,极端暴雨的能量条件更好,降水对流性更强,水汽条件也更为充沛。(4)袁河流域极端降水上空的水汽路径总体上可以归纳为5条。来源于孟加拉湾附近、中南半岛南部和云南南部的西南水汽路径最多,占轨迹总数的59.5%;其次是来源于我国南海的南方路径,主要位于1 500 m以下,占轨迹总数的15.0%。