珠海三灶机场一次平流海雾的特征及成因初探

为进一步了解平流海雾的形成、发展和消散过程特点和机制,利用风廓线雷达、自动观测、探空、数值产品以及常规气象观测等资料,分析了2014年2月17—18日珠海三灶机场一次平流海雾过程的边界层温湿风三维演变特征及天气学成因。结果表明:边界层内暖湿平流输入、浅层辐合抬升、湍流加强、多层逆温结构以及夜间地面的辐射冷却有利于近地层饱和湿空气的凝结和逆温层的维持,是雾形成的主要物理机制;暖湿平流持续及湍流减弱或停歇是雾维持的原因;近地层偏北风干冷平流入侵并出现下沉气流及日间地面辐射增温使逆温层被破坏是雾消散的主要因素。     

陕西冬季一次大雾天气生消机制的数值模拟

利用非静力平衡中尺度模式WRF、NCEP 1°×1°再分析资料及常规观测资料,对2005年12月30～31日发生在陕西的大雾天气过程进行了数值模拟,分析了大雾天气过程形成的主要原因及雾的生消机制。结果表明,WRF模式能较好地模拟出雾的水平分布特征、强度和生消过程,反映出实际雾的生消变化规律。适当提高模式水平分辨率能较明显地改进模拟效果。这次大雾为平流辐射雾,长波辐射冷却是大雾形成和发展的主要原因。逆温层的发展、维持和近地面层较高的相对湿度对雾的产生和发展起着重要作用。近地面层有弱的水汽辐合是大雾发展和维持的主要原因之一。大雾形成和发展阶段,900 hPa以下的辐合上升运动和900 hPa以上的辐散下沉运动有利于在上升和下沉运动区的界面层中形成逆温层,逆温层的形成有利于低层水汽的积累。随着高空转为辐合上升运动,900 hPa以下为辐散下沉运动,接着日出后,太阳短波辐射增温等的共同作用,使逆温减弱直至被破坏。中高云的存在影响了近地面层逆温的形成和加强,推迟了雾的形成和消散。暖平流的输入有利于逆温层的形成发展。     

宁波市一次大雾过程分析

通过对新千年来临前夜一次对社会造成较大影响的大雾天气过程的分析,我们认为冬季中纬度稳定的纬向环流是出现大雾的必要条件,华东地区当地面受弱高压控制,尤其上游在移动性浅槽东移时,要警惕大雾的出现。近地面层充沛的水汽是大雾形成和维持的必要条件之一。地面辐射冷却作用和来自海洋暖湿平流构成的逆温层的存在是这次辐射大雾得以维持的关键。     

2006年12月24—27日大范围大雾过程数值模拟

利用美国国家大气研究中心(NCAR)和宾夕法尼亚州立大学(PSU)联合研制的第5代中尺度气象模式系统MM5对2006年12月24—27日江苏及其周边地区出现的一次罕见持续性大雾进行数值模拟和诊断分析, 同时对影响大雾过程的辐射条件进行敏感性试验。结果表明:形成持续性大雾的主要原因是大气层结稳定, 水汽充沛, 同时, 地面和大气的长波辐射冷却是雾形成和发展的最重要因素; 而日出后太阳短波辐射加热和热量湍流输送是辐射雾消散的主要原因。在大雾发展和维持期间, 雾区近地层基本上为弱的水汽辐合区; 在大雾减弱和消散期间, 雾区大部分为弱的水汽辐散区。大范围的下沉辐散运动有利于中低层大气增温, 与近地层的辐射降温相配合, 加上近地层弱冷平流作用, 使低层大气降温, 有助于逆温形成, 而深厚逆温层的存在, 对雾区的长时间维持起着决定性作用。     

基于多种资料对成都辐射平流雾生消机理分析

本文利用风廓线雷达、地基微波辐射计、地面自动站、秒级探空和NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料,对2016年12月成都的3次辐射平流雾过程进行生消机理分析。结果表明:①高空500hPa受西北气流控制,700hPa干层和1.5km下弱风速的维持,利于近地面快速辐射冷却形成逆温层,为雾的形成提供了热力条件。②垂直方向上无运动或微弱运动,为雾的形成和发展提供了动力条件;贴地层弱西南暖湿气流(≤4m/s)携带的水汽在成都地区辐合,为强浓雾的形成提供了充足的水汽条件。③贴地逆温层和逆露点温度层(高度低于逆温层高度)同时存在,对雾的预报有较好的指示意义。④午后,双逆温层的维持,近地面风速接近静风,是辐射平流雾维持的重要原因。⑤西南暖湿气流消失或水汽辐合移出本地之后,近地面逆温层消失或雾顶上部干空气的卷入,是导致辐射平流雾最终消散的原因。     

黄花机场冬季一次持续性大雾天气诊断分析

利用常规气象观测资料、机场自动站资料、NECP/NCAR 1°×1°再分析资料对长沙黄花机场2015年1月14—16日出现的一次持续性大雾的天气背景、地面气象要素和逆温层特征进行诊断分析。结果表明:该次过程为在地面冷高压缓慢变性配合高空弱脊转多波动形势下形成的辐射雾。偏西北路径弱冷空气受地形影响带来下层逆温,有利于大雾形成;边界层干湿对比越剧烈、地面小风速的小幅度震荡、强烈的晴空辐射和起雾后气温进一步降低以及高空处于干性短波槽后形势都对雾的维持和发展有利;逆温层有无及逆温层强度影响大雾期间跑道视程(RVR)变化;起雾前,边界层中低层的弱上升运动配合着其上层的弱辐散下沉运动引起(本场)水汽辐合和地面弱冷空气向上扩散促进逆温层的形成,利于形成浓雾。雾后期,逆温层由高到低逐层被破坏,水汽由辐合转为辐散,加快了雾的消亡。     

北京及其周边地区一次大雾的数值模拟及诊断分析

利用美国国家大气研究中心研制的第5代中尺度模式系统MM5对2002年12月1~4日北京及其周边地区出现的一次大雾进行了数值模拟研究,模拟的雾出现和消散时间与实况一致。同时对雾形成和维持的机制进行了分析,讨论了雾发生发展阶段的物理过程,并对影响大雾过程的辐射条件做了敏感性试验。结果表明:形成大雾的主要原因是大气层结稳定,水汽充沛,地面的长波辐射冷却;近地面层微物理过程充分发展和雾顶的强烈辐射降温致使雾在垂直空间上出现爆发性发展;而太阳短波辐射对雾的减弱消散有着重要影响;深厚逆温层的维持对雾层长时间维持起着决定性作用。     

盆地环流型及冷湖的形成和消散的数值研究

本文建立了一个三维原始方程数值模式，模拟三维盆地中的环流，重点讨论在热力强迫环流型的转变过程中能量场的动量场的配置情况及环流演变过程。模拟结果表明，夜间地面强烈的辐射冷却过程引起盆地各坡面冷迳流的发展，盆地中成为冷空气湖，逆温层结建立。日出后对流边界层从大气低层向上发展，逆温从底部随之消蚀，仅在上层存在了夜间逆温残余，即所谓稳定核，上坡风在对流边界层发展，而稳定核内仍维持夜间下坡风环流。     

广州白云机场一次大雾伴随高架雷暴过程分析

利用常规观测资料、机场风廓线资料,分析2014年3月12日广州白云机场出现持续性大雾,期间伴随出现雷暴天气的原因.结果表明:此次大雾持续的原因是低层接近饱和的湿度和逆温层的维持.同时,白云机场风廓线资料表明属大雾伴随高架雷暴.雷雨出现后,大雾并没有好转,大雾消散原因是中低层冷空气向地面渗透,破坏了近地面层的逆温结构.     

广州白云机场一次罕见浓雾的成因

利用MICAMSPS2.0资料、广州白云机场自动观测系统资料以及番禺雷达垂直风廓线产品(vwp),分析2007年4月10～11日白云机场的一次浓雾天气过程的大尺度天气背景、动力和热力结构特征及其演变等,揭示了这次浓雾过程的形成和维持机制。分析认为这是一次平流雾在有利条件下经过辐射冷却后形成的平流辐射雾。在有利的大尺度背景条件下,暖空气移动到冷的下垫面同时地表净辐射进一步加强近地层冷却,是此次浓雾过程的触发和加强机制;特殊的温度场结构增加了低层暖湿空气和下垫面之间的温差,近地面辐合和弱垂直运动有助于小风的维持和稳定层结的建立;充足的水汽为浓雾长时间维持提供了有利条件;而浓雾消散的主要原因是地面增温。     

安徽沿长江东部春季一次大范围雾天气过程诊断分析

利用地面气象观测资料、高空探测资料、NCEP再分析资料、芜湖市边界层风廓线雷达资料和高速公路气象观测站资料,分析了2012年3月6日安徽省沿长江东部大范围雾天气过程形成的环流背景及雾生消的物理条件。结果表明：安徽沿江东部地区此次春季大范围雾的性质为辐射雾,雾发生时雾区上空为西到西南风为主,无明显冷空气影响,地面为高压控制的均压场,有利于雾的生成和维持。由雾生消的物理条件可知,近地面水汽条件较好和长波辐射降温造成的水汽凝结是此次大范围雾形成的重要原因。地面辐射降温形成的近地面逆温层有利于雾的维持,且随着近地面逆温层的抬升,雾层变厚并发展。低空的逆温层则形成稳定的层结,阻止水汽向上传输。近地面风速大小合适,风垂直切变小,低层有湍流,中层无明显上升运动,构成雾形成的有利动力条件;而湿层变厚又阻止了水汽向高层交换,有利于雾的生成和维持。日出后,太阳辐射增强,有利于雾发生和维持的地面辐射降温、逆温和动力条件逐渐消失,雾逐渐消散。     

A cold air lake formation in a basin — a simulation with a mesoscale numerical model

Summary A formation of a cold air lake in a basin is studied with a mesometeorological model.A dynamic Boussinesq hydrostatic mesoscale numerical model is developed in a staggered orthogonal grid with a horizontal resolution of 1 km and with a varying vertical grid. The topography is presented in a block shape so that computation levels are horizontal.The mesometeorological model is tested in three idealized topography cases (a valley, a single mountain, a basin) and test results are discussed.In an alpine basin surrounded by mountains and plateaus the air is supposed to be stagnant at the beginning of the night. Due to differences in radiation cooling an inversion layer is formed in the basin and local wind circulation is studied by model simulations.With 14 Figures     

华北平原一次持续性大雾过程的动力和热力特征

利用台站加密观测资料和NCEP/NCAR再分析资料对2004年11月29日—12月3日华北平原一次罕见的持续性大雾天气过程进行了研究, 通过对本次过程动力和热力特征的深入分析, 揭示了其成因和维持机制。结果表明:对流层中低层暖性高压脊及地面变性冷高压的稳定维持为持续性大雾过程提供了良好的背景条件; 地表净辐射引起的近地层冷却是大雾的触发和加强机制; 中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立; 低层暖平流的输入和边界层的浅层抬升有利于大雾的长时间维持; 伴随负温度平流南下的偏北风的爆发是使大雾消散的动力因子。     

华南沿海暖海雾过程中的湍流热量交换特征

湍流交换是海雾中的关键物理过程, 在海雾的热量和水汽平衡过程中起重要作用。本文根据2007年3月24～25日一次海雾的外场观测数据, 分析了海雾过程中近海面湍流热量交换特征; 并在区分风切变机械湍流与雾顶长波辐射冷却热力湍流的基础上, 着重分析了两种不同性质的湍流对海雾发展和维持的作用。结果表明: (1) 本次海雾是在西南低压和变性冷高压的控制下, 来自南海东部暖水区的空气平流在近岸冷海面上形成的暖海雾; 暖海雾中的湍流热量交换过程比冷海雾更为复杂; (2) 在暖海雾的形成和消散阶段, 风切变机械湍流的热量输送起主要作用; 而在发展和维持阶段, 既有风切变机械湍流的热量输送作用, 也有雾顶长波辐射冷却热力湍流的热量输送作用; (3) 风切变机械湍流向冷海面输送热量, 对近海面空气起到降温和增湿作用; 热力湍流同样向冷海面输送热量, 但对雾层起到增温和降湿作用; (4) 暖海雾中的湍流热量交换机制与雾层的非充分混合结构有密切关系。     

Evolution of the atmospheric boundary-layer structure of an arid Andes Valley

Summary The boundary-layer structure of the Elqui Valley is investigated, which is situated in the arid north of Chile and extends from the Pacific Ocean in the west to the Andes in the east. The climate is dominated by the south-eastern Pacific subtropical anticyclone and the cold Humboldt Current. This combination leads to considerable temperature and moisture gradients between the coast and the valley and results in the evolution of sea and valley wind systems. The contribution of these mesoscale wind systems to the heat and moisture budget of the valley atmosphere is estimated, based on radiosoundings performed near the coast and in the valley. Near the coast, a well-mixed cloud-topped boundary layer exists. Both, the temperature and the specific humidity do not change considerably during the day. In the stratus layer the potential temperature increases, while the specific humidity decreases slightly with height. The top of the thin stratus layer, about 300 m in depth, is marked by an inversion. Moderate sea breeze winds of 3–4 m s⁻¹ prevail in the sub-cloud and cloud layer during daytime, but no land breeze develops during the night. The nocturnal valley atmosphere is characterized by a strong and 900 m deep stably stratified boundary layer. During the day, no pronounced well-mixed layer with a capping inversion develops in the valley. Above a super-adiabatic surface layer of about 150 m depth, a stably stratified layer prevails throughout the day. However, heating can be observed within a layer above the surface 800 m deep. Heat and moisture budget estimations show that sensible heat flux convergence exceeds cold air advection in the morning, while both processes compensate each other around noon, such that the temperature evolution stagnates. In the afternoon, cold air advection predominates and leads to net cooling of the boundary layer. Furthermore, the advection of moist air results in the accumulation of moisture during the noon and afternoon period, while latent heat flux convergence is of minor relevance to the moisture budget of the boundary layer. Correspondence: Norbert Kalthoff, Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Universit?t Karlsruhe/Forschungszentrum Karlsruhe, Postfach 3640, 76021 Karlsruhe, Germany     

南京冬季平流雾的生消机制及边界层结构观测分析

利用系留飞艇边界层要素探测系统等设备,对2006年12月24q7日发生在南京地区的雾日边界层结构进行了综合探测,深入研究了这次平流雾的生消机制及边界层结构。结果表明：此次雾属于比较典型的平流雾,生成和维持主要决定于暖湿气流和系统性下沉运动,消散主要是干冷空气南下造成的;雾项下降阶段出现了双层结构,中层逆温是逆温主层,属于下沉逆温及平流逆温,主逆温层强中心始终位于雾顶附近或处于雾顶之下;风速随高度呈现多峰分布,中层急流与强度较弱的中上层和上层急流合并后,又与下层急流出现了一强一弱的波动;在风速较小时,风场趋于均匀化;雾消散时,低层风场趋于线性化;雾主要的水汽来源是暖湿气流;比湿场与风场有较好的时空分布对应性,主逆温层强中心也是逆湿强中心,风场与温度场共同主导了比湿场的时空分布。     

江苏地区雨雾天气特征及成因研究

利用2010—2016年江苏地区雨雾观测资料,对雨雾天气类型分型、气象要素变化以及成因机制等进行了分析。结果表明：江苏地区雨雾天气类型主要分为倒槽型、冷锋前部型、高压底部型,其中倒槽型发生频率最高;低气压、高湿度、低风速、风向由偏东风或东南风转为偏北风以及前期较高的气温等是雨雾形成的重要气象条件;雨雾形成时江苏地区925 hPa上正变温转为弱的负变温,说明弱冷空气促使了雨雾的发生;边界层低层的弱冷平流有利于水汽凝结和逆温形成,逆温最强时段对应能见度最低阶段;雨雾过程中边界层低层上升、下沉运动均可存在且垂直速度较小。     

一次长三角地区飑线过程的数值预报分析

2019年4月9日,长三角地区发生了一次罕见的长历时强飑线天气过程。在分析其天气形势背景和发展演变基础上,利用新一代华东区域数值模式对此次过程进行了预报分析,初步分析了其演变过程中的中尺度结构特征。结果表明,此次飑线发生在高空槽前、低层强烈辐合抬升天气背景下,强的垂直风切变、冷空气向南侵入与低层暖湿气流叠加建立了强的对流不稳定层结,是飑线发生发展和长时间维持的重要原因。数值模式成功模拟了飑线前部低层暖湿空气上升和后部中层干冷空气下沉这两支入流,以及飑线过境时边界层高度和大气可降水量迅速下降,地面中尺度冷池向东南方向的传播过程,冷池与对流风暴的移动速度基本一致,导致对流前部低层一直有风场的切变辐合抬升,有助于对流维持并发展。     

辐射雾的大气边界层特征

利用ＡＤＡＳ对一次连续５天辐射雾进行探测,获得了辐射雾生消过程中的温度、湿度、风场等要素的垂直分布。通过对这些资料的详尽分析,讨论了辐射雾在不同发展阶段的边界层特征。结果表明：逆温层对雾的形成和维持起着重要的作用,而雾又对大气边界层中的温、湿、风结构产生重要影响。     

江苏地区夏季一次辐射雾的数值模拟及生消机理分析

利用地面观测资料、秒级探空资料结合WRF中尺度数值模式,对2016年6月25—26日江苏南部地区一次影响范围广、持续时间长的罕见辐射雾过程进行了数值模拟分析。结果表明:(1)雾区范围和气象要素数值模拟结果与实况基本一致;(2)低层超薄超强逆温为此次夏季雾的形成、发展和维持提供了稳定条件;(3)成雾前江苏南部地区白天出现的降水是夜间浓雾形成的重要水汽来源;(4)夜间地表辐射冷却作用是浓雾形成的重要因素;地面风速稳定低于2 m·s^-1,有利于浓雾的维持;日出后随着短波辐射增强风速增大、稳定层结破坏促使浓雾减弱消散。