中国近海蒸发波导的数值模拟与预报研究

利用中尺度大气模式MM5对2007年中国近海大气蒸发波导进行了全年的高分辨的数值模拟。模拟结果统计表明,整个海域蒸发波导的平均出现概率约为90%。本文重点关注强度较大的蒸发波导,详细分析了其季节分布特征及其与海洋环流和海面气象条件的相关关系。研究发现,25°N以南的开阔海域的蒸发波导出现概率全年都较高,而以北的东海西北部、黄海与渤海,蒸发波导的出现概率呈现明显的季节特征;蒸发波导的空间分布受中国近海海洋环流的强烈影响,存在1个与黑潮区域相一致的带状波导高出现概率区域,台湾暖流、黄海暖流和对马暖流使得在某些季节相应海域蒸发波导出现概率高于其周围海域。此外,本文还基于WRF模式及其3DVAR系统构建了大气波导数值预报系统,尝试对中国东南海域的蒸发波导进行数值预报。     

中国近海蒸发波导的数值模拟与预报研究

利用中尺度大气模式MM5对2007年中国近海大气蒸发波导进行了全年的高分辨的数值模拟.模拟结果统计表明,整个海域蒸发波导的平均出现概率约为90%.本文重点关注强度较大的蒸发波导,详细分析了其季节分布特征及其与海洋环流和海面气象条件的相关关系.研究发现,25°N以南的开阔海域的蒸发波导出现概率全年都较高,面以北的东海西北部、黄海与渤海,蒸发波导的出现概率呈现明显的季节特征;蒸发波导的空间分布受中国近海海洋环流的强烈影响,存在1个与黑潮区域相一致的带状波导高出现概率区域,台湾暖流、黄海暖流和对马暖流使得在某些季节相应海域蒸发波导出现概率高于其周围海域.此外,本文还基于WRF模式及其3DVAR系统构建了大气波导数值预报系统,尝试对中国东南海域的蒸发波导进行数值预报.     

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。     

一次海雾过程大气波导形成机理的数值研究

依据船舶导航雷达与沿岸气象探空观测数据得知,2005年6月1～3日黄海海域发生了1次大范围波导现象;进一步结合卫星云图与沿岸测站水平能见度观测,发现此次波导伴随1次明显的平流海雾过程。利用WRF模式对此次海雾与波导过程进行了数值模拟,发现:(1)海雾始于黄海中部,绝大部分海雾的雾顶由于弱逆温、湿度梯度较小而不存在波导;(2)雾区随其北部低压的逐渐东移而向东扩展,呈现西部薄、东部厚的结构,雾体顶部由于存在逆温与湿度锐减而形成了波导,混合均匀的雾体则成为波导基础层,薄雾顶部为非贴海表面波导,而厚雾顶部则为悬空波导;(3)雾区受低压西部冷空气的影响向南消退,波导基础层逐渐变薄乃至消失,雾体之上的逆温与湿度锐减层随之下降,非贴海表面波导被强度较弱的贴海波导所替代。分析结果表明:黄海平流海雾与波导有密切的联系,海雾形成及其发展改变了海洋大气边界层的温度与湿度垂直结构,从而导致了波导的发生与演变,大气波导可认为是海雾的"副产品"。     

第三讲 海雾的水文气象特征

海雾是在一定的水文条件和特定的天气背景下产生并维持的。世界各大洋主要雾区分布表明,冷暖海流交汇的海洋锋区,为海雾的生成提供了优越的水文条件,因为穿过锋区,水平方向的温度梯度很大;但也不是每天都有海雾发生,这与当时的天气条件如风场,近水层的大气温湿度以及空气的稳定度等有关。世界各地海雾的水文气象条件各有异同,本讲将以中国海及其临近海域海雾的水文气象特征为依据加以分析,同时介绍海雾的某些微观物理特征。 一、水文气象条件 (一)水温和水气温差 西北太平洋及其边缘海域的海雾,以平流冷却雾为主,尤其在多雾的春、夏季。产生条件是暖空气平流到冷海面上,因此它的生成与消散,必然与海表面温度,大气和海水温度差以及风场有关,当海面上的空气在平流冷却过程中,气温降到露点温度,空气方可饱和,如果露点温度恰好等于水温,那么低层空气凝结成雾是顺理成章的。但是,如果水温很高,而空     

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。     

2010年2月一次冬季黄海海雾的成因分析

利用青岛浮标观测、自动气象站观测、Micaps站点观测、L波段雷达等观测数据,New Generation SST,OI-SST和NCEP提供的FNL和CFSR再分析数据。并利用中尺度模式WRF对这次冬季海雾进行诊断分析。得到以下结论:(1)观测表明,这次海雾首先在黄海北部生成,是由于冷暖空气在黄海海域交汇,增大相对湿度,形成混合雾。在22日12:00时(UTC)之后,暖平流北上,冷平流消失。海雾逐渐转成平流冷却雾。青岛出现的海雾是从黄海发展过来的,并且为平流冷却雾。(2)在黄海,冷暖空气混合增大相对湿度,生成混合雾。与后期的平流冷却雾相比,混合雾的高度明显偏低。(3)海温异常偏低。在2010年2月渤海大面积结冰,海温偏低可能与融冰有关系。(4)模式结果表明,混合雾与冷水域的关系密切。平流冷却雾与冷水域的位置基本一致。混合雾和平流冷却雾都受海温影响较大。混合雾雾区变化很大,因为冷空气在移动过程中变性,不利于混合雾生成。冷海面对平流冷却雾起着很关键的作用。这次冬季海雾与春夏季黄海海雾的不同点在:这次海雾的发生机制不同于典型的春夏季黄海海雾。春夏季典型的黄海海雾主要是平流冷却雾,而这次冬季海雾在生成上首先是混合雾,后来转为平流冷却雾。     

青岛海雾的气候特征和预测研究

使用青岛市气象台近30年(1971-2000年)的气象观测资料,对青岛沿海发生的海雾进行了详细的气候统计和分析,揭示青岛海雾发生的基本气候特征;同时通过对青岛平流海雾发生时的天气图分析,得出入海高压的后部型和低压或倒槽的前部型及均压场型这三类地面天气形势场最容易导致青岛平流海雾的出现;最后根据平流海雾发生的特征,用逐步回归方法对平流海雾的预报因子进行了筛选,在此基础上,利用SVM(Support Vector Machines)的分类方法对青岛雾季发生的平流冷却海雾的预测进行了研究,预测结果表明了SVM方法对青岛雾季发生的平流冷却海雾有着较好的业务预报效果,为青岛海雾的预报提供了1种新的途径.     

蒸发波导条件下风速风向对电磁波传播的影响

海洋蒸发波导是重要的军事敏感要素,严重影响着海上电磁波的传播。风向、风速是决定蒸发波导强弱的重要因素,为精确模拟蒸发波导条件下的电磁波传播,准确评估预报雷达、通信等电子设备的性能,文中利用抛物线方程模型,结合粗糙度参数和蒸发波导条件下大气修正折射指数廓线模型来求解电磁波波动方程,基于电磁波传播的数值模拟结果,重点研究蒸发波导条件下风速和风向对电磁波传播的影响。并得到如下结论:在同一传播距离处,风速越大,海面粗糙度越大,海面电磁波传播损耗就越大;当电磁波传播方向与风向夹角为0°时,其传播路径损耗远远大于在45°或90°条件下,即顺风条件下电磁波传播损耗大于侧风。     

海南东部沿海一次海雾天气过程的分析

利用站点观探测资料、气象卫星资料和ERA-Interim数据对2017年2月21日下午到23日早晨海南岛东部沿海一带出现的一次海雾过程进行成因分析。结果表明:(1)此次海雾具备辐射和平流两种性质,海雾生命周期中,层云和海雾发生4次相互转化,而新一轮冷空气使海雾过程结束;(2)海雾发生在入海变性的高压脊天气系统中,100～200 m有逆温层存在,为海雾的生成维持提供较好的背景环境;(3)海雾期间边界层高度小于300 m,边界层适度的抬升有利于海雾生成和维持;(4)低层偏南风为海南岛东部海面输送水汽和热量。在海雾生成发展阶段,感热输送大于潜热,而消散阶段潜热输送大于感热。风场输送的热量增大海气温差,增强湍流热量输送,造成降温增湿使海雾生成维持。     

2017年夏季北冰洋浮冰区海雾特征分析

首先利用中国第八次北极考察队期间获取的走航观测数据分析了环北极考察的海雾特征。接下来利用在北冰洋密集浮冰区海雾加密观测实验期间获取的GPS探空观测数据和NCEP再分析资料,研究了北冰洋浮冰区海雾生成的气象要素特征、边界层特征和大气环流形势特征,发现浮冰区冰雪面之上的冷空气穹丘使得大气易于达到饱和,为北冰洋不同种类海雾的出现造了有利条件。平流雾、辐射雾和蒸汽雾生消的机理和影响期间边界层气象特征各不相同,并且根据特定环流形势对3种海雾进行预报是可行的。     

The cooling and moistening effect on the formation of sea fog in the Huanghai Sea

1 IntroductionIntheHuanghaiSea, seafogisaprimarymeteo-rologicalphenom enon significantlyaffectingvisibility.Having fog alm ostonce every 3 d in the fog season,the HuanghaiSea is a m aritime area where sea fogshappen themostin theseasofChina. Theseafog ish…     

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.     

Analysis of the Sea Fog in the Sea Around the Great Wall Station,Antarctica

The synoptic analysis of sea fog in western Antarctic sea region is made based on the observation data in the Chinese Antarctic station, Great Wall Station, from December 1994 to November 1995, and the facsimile weather charts issued by Chile. It is found that more than 90% fog in this region is the advection cooling fog. Also, the synoptic mechanism of the fog creation and distinction is discussed by analyzing the pressure field, the temperature field and the upperlevel stratification. Finally, the focus of attention in forecasting fog is pointed out.     

The characteristics of sea fog with different airflow over the Huanghai Sea in boreal spring

Using the observations from ICOADS datasets and contemporaneous NCEP/NCAR reanalysis datasets during 1960-2002, the study classifies the airflows in favor of sea fog over the Huanghai (Yellow) Sea in boreal spring (April-May) with the method of trajectory analysis, and analyzes the changes of proportions of warm and cold sea fogs along different paths of airflow. According to the heat balance equation, we investigate the relationships between the marine meteorological conditions and the proportion of warm and cold sea fog along different airflow paths. The major results are summarized as follows. (1) Sea fogs over the Huanghai Sea in spring are not only warm fog but also cold fog. The proportion of warm fog only accounts for 44% in April, while increases as high as 57% in May. (2) Four primary airflow paths leading to spring sea fog are identified. They are originated from the northwest, east, southeast and southwest of the Huanghai Sea, respectively. The occurrence ratios of the warm sea fog along the east and southeast airflow paths are high of 55% and 70%, while these along the southwest and northwest airflow paths are merely 17.9% and 50%. (3) The key physical processes governing the warm/cold sea fog are heat advection transport, longwave radiation cooling at fog top, solar shortwave warming and latent heat flux between airsea interfaces. (4) The characteristics of sea fog along the four airflow paths relate closely to the conditions of water vapor advection, and the vertical distribution of relative humidity.     

Summer Arctic sea fog

I~IOXSea fog is a kind of dangerous weather. Chinese sea fog experts, Wang Binhua (1983),Hu Ruijin and Zhou Faxiu (1998) and Hu Jifu et al. (1996) studied sea fog rather Systematically. FOreign Experts also Paid great attention to sea fog. Ernlnons and Montgomery(1974), chipper (1994) and Rayrnond et al. (1989) have studied sea fog thorOUghly.HOwever, studies on Arctic sea ice have rarely been carried Out becauSe of the sever environment and less htnnan activity in the region. There …     

海雾形成机制的初步研究

海雾是近海面层大气的水汽凝结现象.这种现象的发生是大气与海洋及大气内部热量和水汽交换的结果.Rodhe,B.[1]曾用湍流扩散方程讨论过湍流对雾形成的作用.Fisher,E.F.和Caplan[1]首次对雾和层云的形成进行数值试验.     

2018年6月青岛近岸一次海雾导致能见度变化的成因分析

2018年6 月5~9日青岛近海发生一次海雾天气过程,为6月9日2018上海合作组织青岛峰会开幕式演出的天气预报服务,特别是能见度精细化预报带来了很大的预报难点。本文分析了此次海雾天气的生消过程,并重点讨论了6月9日能见度变化的主要原因。4~7日边界层内接近接地的强逆温层的建立,有利于海雾的形成与维持。由于白天时段日射增温导致能见度好转,海雾出现日变化。自7日夜间开始地面气压场梯度明显减弱,南风减弱转为偏东风,暖湿气流供应减弱不利于海雾天气的维持。8日之后,边界层内上升运动逐渐增强且混合层高度明显增加,中低层干冷空气的侵入,导致边界层内逆温结构被破坏、近地面湿层消失,使此次海雾过程趋于消散。9日傍晚的能见度条件基本达到演出要求。9日夜间受焰火燃放污染物影响,能见度短时波动。各种海雾客观预报方法预报准确率达到66%左右,主观预报订正准确性高于客观预报。