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.     

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。     

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。     

2019年冬季海洋天气评述

2019年冬季（2019年12月—2020年2月）大气环流特征为：北半球的极涡呈偶极型分布,中高纬呈3波型分布,西风带槽脊较常年明显偏弱。位势高度距平场显示,东亚中纬度地区处于正距平区,东亚大槽强度弱,冷空气强度较常年同期偏弱,大风过程显著偏少,我国近海共出现7次明显的8级以上大风过程,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程有2次,冷空气与热带气旋共同影响的大风过程有2次。浪高在2 m 以上的海浪过程有10次。近海出现大范围的海雾过程12次,海雾区域主要出现在渤海、渤海海峡、黄海北部和中部海域、琼州海峡及北部湾,出雾时段多集中于夜间至早晨。海面温度随时间逐渐降低,其从北到南的温度差在冬季由22 ℃加大到27 ℃。西北太平洋和南海共有1个台风生成。     

2018年2月琼州海峡一次持续性海雾过程特征分析

基于逐小时地面常规观测资料、L波段探空资料、风廓线雷达风场资料和日本葵花气象卫星数据及ERA-Interim再分析资料,对2018年2月15—25日琼州海峡持续性海雾过程进行诊断分析。结果表明:此次持续性海雾过程分为4个阶段、3种类型,即15—17日辐射雾、18—20日和24—25日平流雾、22日锋面雾。辐射雾期间,琼州海峡为均压型环流控制,夜间气温降低,水汽处于饱和状态,1000 m以下存在双层逆温结构,雾顶出现在第一逆温层底部。两次平流雾期间,琼州海峡为入海变性高压脊后部偏强的东到东南风控制,气温(相对湿度)长时间维持不变(饱和),但18—20日的低空湿平流较24—25日强,水汽辐合层较厚,且比湿持续增大,致使平流雾持续时间较长;600 m以下较大的垂直风切变使雾层混合均匀,雾顶可发展至1000 m以上。锋面雾期间,徐闻站为4 m·s^(-1)以上的偏北风且伴有弱降水,琼州海峡附近低空为湿平流(水汽辐合)中心和冷暖平流交汇的锋区。海雾各阶段,气-海温差在-2~3℃之间,当气-海温差增大时,海雾消散。     

亲潮延伸体海区一次海雾过程的观测研究

西北太平洋是全球海雾最多的海域,但由于观测资料匮乏,对开阔大洋上海雾形成机理的个例研究很少。2019年9月12—14日,中国北极科考船“向阳红01号”在亲潮延伸体水域捕捉到一次海雾事件。主要利用船载观测数据,分析了海雾形成的物理过程。结果表明,这是一次温带气旋的暖锋和局地海洋锋(海面温度锋)共同影响下的海雾过程。伴随暖锋的偏南气流将暖湿空气向北输送,在亲潮延伸体区,海面空气增湿效应大于增温效应,导致相对湿度不断增加接近饱和。北上暖空气遇到较冷水域上空的冷空气团,向上爬升形成大范围锋面逆温;局地海洋锋强迫出大气边界层内的次级环流,其下沉支使该锋面逆温层底的高度进一步降低,有利于雾滴局限在近海面成雾,雾区出现于暖锋锋面过后局地海洋锋的冷水侧。这项研究明确了海雾形成过程中作为背景环流的大气暖锋与作为局地强迫项的海洋锋的贡献,可为海雾预报提供新的理论支撑。     

北部湾典型大雾过程环流特征及气象要素对比分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和北部湾地区5站地面观测资料,对比分析了3次典型大雾过程的环流背景和气象要素特征。结果表明:(1)平流雾维持时间最长、强度最强,辐射雾发生范围最广,锋面雾发生范围最小、持续时间最短;(2)锋面雾和平流雾500hPa有较明显的南支槽,副高偏强,850hPa偏南风偏强,因冷空气入侵或冷空气减弱东移与暖湿气流相遇而成雾,辐射雾过程无冷空气直接影响,因夜间辐射冷却而成雾;(3)辐射雾过程气温与能见度呈同相变化特征,露点温度呈逐日上升趋势,锋面雾前期和后期气温、露点温度与能见度分别呈反相和同相变化特征,平流雾过程气温、露点温度呈逐日升高趋势,能见度具有较明显日变化特征;(4)辐射雾和锋面雾发生时相对湿度≥93%,偏南风和偏北风风速减小;平流雾期间相对湿度持续≥90%,风速由弱偏北风转偏南风。     

2022年春季海洋天气评述

2022年春季(3—5月)北半球极涡呈单极型分布,形状狭长,极涡强度与历史同期相当。北半球中高纬度西风带呈4波型分布。3月,我国北方的大部分地区及北部海域受西北气流控制;4月,东亚大槽加深,高压脊区较历史同期偏强;5月,中高纬环流调整为“两槽两脊”型。我国近海出现12次大风过程,其中冷空气大风过程4次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程3次,温带气旋大风过程4次,冷空气与热带气旋共同影响的大风过程1次。近海共出现10次比较明显的海雾过程,其中3月4次,4月3次,5月3次。西北太平洋和南海有2个热带气旋生成,接近常年同期平均值;全球其他海域有12个热带气旋生成,较历史同期平均值偏少5.7个。近海浪高2.0 m以上的海浪过程有12次,总日数为44 d。春季各月我国近海海面温度整体呈上升趋势,北方海域升温幅度大于南方海域。     

沙尘影响下海雾过程气溶胶和雾水组分特征

对2010年3月广东湛江东海岛海雾外场观测试验中获得的雾水样本和气溶胶资料进行分析,研究了海雾中气溶胶和雾水组分的特性以及沙尘过程对其演变的影响。结果表明：东海岛的气溶胶数浓度比内陆城市低1个数量级,环境相对清洁,其早晚的峰值明显,午后存在一个低值。气溶胶谱呈单峰分布,峰值半径为0.02~0.1 μm。雾日的气溶胶数浓度明显低于非雾日,最大值分别集中在0.05~0.1 μm和0.1~0.5 μm。雾过程开始后气溶胶数密度下降,尤其是小粒子端数密度减少显著;雾过程结束后气溶胶数密度会恢复到正常数值。受沙尘影响的过程中雾水中Ca²⁺和Mg²⁺明显增加,气溶胶粒子谱拓宽,直径大于1μm的气溶胶数密度高于其他雾过程;沙尘过境后气溶胶谱变窄,数密度显著减少,离子浓度较低。