江苏沿海高速公路低能见度浓雾的气候特征和影响因子研究

文章对2012年6月至2014年6月期间发生于江苏省沿海高速公路的浓雾过程(能见度0.5 km)进行统计分析,探讨了低能见度浓雾的气候特征、气象要素变化以及主要环流形势背景。研究结果表明:(1)低能见度浓雾月分布次数有显著差异,3-6月、12月至次年2月雾发生次数最高,春、冬季高于夏、秋季;03:00-05:00为低能见度生成的高峰时段,08:00左右为消散峰值时段。(2)能见度低于0.5 km后,如果相对湿度继续增大到97%左右、温度处于0~4℃、风速在0~2 m·s~(-1)、风向在ENE-SSE,能见度可能继续下降到0.2 km以下。(3)对150366个样本的环流背景统计分析表明,中北部路段的低能见度天气大多数是由锋前雾引起的,主要出现在中低层暖区域内,地面为冷锋前部弱气压场的环流条件下。全路段大面积低能见度天气由辐射雾和平流雾造成,辐射雾天气形势主要是高层为下沉气流,配合地面受弱高压或高压南下;平流雾出现在中低层暖性系统,地面位于入海高压后部或低压倒槽东侧,低层盛行偏东风或东南风。(4)"象鼻型"先期振荡现象适用于沿海高速公路低能见度预报过程,尤其对能见度稳定维持0.2 km以下的浓雾过程有很好的预警和监测作用。     

恩施山区冬季浓雾基本特征及生成机理研究

利用恩施基准站2002～2008年的地面观测资料和MICAPS资料,挑选出地面资料中逐时能见度低于100m的能见度资料,在进行时间分布分析的基础上,对其进行天气学普查,得出恩施浓雾的一般统计特征.然后针对几次典型的连续浓雾或强浓雾个例,对其生成的环流背景、动力和热力特征等进行深入分析,揭示出不同类型浓雾的成因,结果表明:不同类型的浓雾形成和维持的动力、热力机制各有异同,一般而言,冷的下垫面、低空较强的逆温层,中空干低空暖湿的稳定大气层结是形成辐射雾的原因,最强逆温层一般在880hPa左右;平流雾相对辐射雾而言要求垂直湿层更深厚,中空持续一致的3～7m/s的偏南风,暖湿平流源源不断的输送,是平流雾得以发展和持续的基本条件;混合雾的形成是温差较大的冷、暖气团湍流混合的结果,其温湿层结与辐射、平流浓雾有类似之处,但也存在明显的区别;锋面逆温层的存在与否与充足的水汽供应,是促进锋面浓雾形成、发展与维持的重要原因.     

黑龙江省浓雾发生的近地面环流形势和气象条件分析

利用地面观测资料、高空探测资料、NCEP再分析资料以及ECMWF全球细网格模式预报资料,分析黑龙江省浓雾形成的有利条件,结果表明:根据浓雾发生时地面天气形势和影响系统分为高压前部均压型、低压前部均压型、一般均压型、鞍型场及低压锋前型等5种环流型。浓雾易发生在风速较小的条件下,其中以静风居多。浓雾发生时地面温度山区多为10-18℃,平原地区多为-2-10℃。山区浓雾对空气中水汽饱和程度要求比对平原地区高。平原地区发生能见度50 m的重浓雾频率高于山区。浓雾发生前有低层暖、湿平流或弱水汽辐合,发生时伴有夜间辐射降温或弱冷平流降温使近地面形成稳定层结。另外,近地面弱东风或弱南风伸展高度较高、持续时间较长时,容易出现致灾严重的浓雾天气。     

江苏连续三次区域性浓雾形成过程的机理分析

本文利用常规观气象测资料、NCEP/NCAR再分析资料及风廓线雷达资料和能见度自动观测资料等对2013年12月上旬江苏省连续三次区域性浓雾的特征和发生发展机理进行了详细分析,重点对锋面冷却雾的形成过程进行了研究。结果表明:三次浓雾过程都发生在有利的环流形势下,但成因却显著不同。辐射雾主要由夜间地面辐射冷却配合高湿静风形成,边界层低空急流有利于逆温的形成,为浓雾发展、维持提供条件;平流雾是由海上暖湿平流流经江苏冷的下垫面而形成,东南气流输送充足的水汽、加上稳定的逆温层是平流雾形成的必要条件;锋面雾由冷锋前部的冷平流冷却效应而形成,浓雾主要发生在锋前,但冷锋入侵后,前期充分的水汽积累和动力辐合使锋后能见度依然较低,浓雾继续存在。     

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。     

2006年12月南京连续4天浓雾的微物理结构及演变特征

2006年12月24-27日南京地区出现了连续4天的浓雾天气,其中能见度小于50 m的强浓雾持续了40多个小时.利用FM-100型雾滴谱仪,连续观测了雾滴谱、数密度和含水量等微物理参量.结合自动气象站及能见度仪观测资料,分析了这次浓雾过程的微物理特征,并与1996年观测结果进行对比:雾滴的平均含水量和平均直径与1996年观测结果相当,含水量最大值比1996年观测结果大4倍,数密度比10年前小.认为前2个子过程的雾滴数密度、含水量很高,造成了南京奉次大雾能见度长时间低于50 m的恶劣天气.结合边界层探空资料,认为形成这种强浓雾的主要原因足近地层持续存在强盛的水汽平流,具有平流雾的特征.根据雾微物理参量的起伏变化,将浓雾过程分成4个子过稃,分析并比较了4个子过程的雾滴谱分布,总过程的谱分布及4个子过程的谱分布都服从Dcirmendjian分布,谱型都基本呈指数下降,雾滴主要集中存小滴段.最后,对第一个子过程微物理参量的变化特征进行了细致分析.发现这次浓雾是在夜间晴空辐射降温后形成的,午夜最强,日出后随着气温的升高逐渐减弱,反映了辐射雾的口变化特征.另外,还发现雾形成以后,开始变化不大,但随着进一步辐射降温,地面雾团不断产牛,雾爆发性发展.     

WRF模式对沪宁高速公路浓雾的模拟与检验研究

统计表明,发生在沪宁高速公路的大雾以辐射雾最多,而以平流雾形成浓雾的可能性最大。利用WRF模式3.0版本优选微物理过程和陆面过程方案,对2006年6月—2009年5月发生在沪宁高速公路能见度低于500 m的大雾,按照成因分为辐射雾和平流雾进行数值模拟,并利用实测资料进行检验,验证WRF模式对大雾的模拟预报能力。结果表明,模式对平流浓雾天气的模拟效果较好,模拟预报准确率较高,但未能模拟出辐射浓雾天气。      

2007年初一次雪后大雾天气过程分析

大雾天气是主要的灾害性天气之一。利用多种观测资料和NCEP再分析资料,分析了2007年1月15日华北和黄淮地区的雪后大雾天气产生的天气背景及其形成的温湿条件和层结特征。结果表明:在这次大雾天气发生时,亚欧大陆中高纬度的环流形势为两槽一脊型,中纬度无明显冷空气活动,南支气流较为平直,天气形势比较稳定。华北和黄淮地区位于入海高压的后部,近地面层有弱的东北风或偏东风,即有利于海洋上暖湿气流的平流输送,又不至于破坏大雾形成的温湿条件。同时,大气层结是绝对稳定的,低层有深厚的逆温层,当暖湿空气平流到温度较低的下垫面上时冷却而形成雾,因而这次大雾天气属于典型的平流雾。这种形势的稳定维持,造成了这次持续时间较长的大范围的大雾天气。另外,华北和黄淮较低的海拔高度,有利于暖湿空气的平流进入,也是大雾形成的重要因子。     

2018年8月22日宁夏北部局地浓雾天气形成机制分析

利用宁夏972个地面自动站的10 m风场、2 m温度及露点温度,银川、大武口、平罗、贺兰4个常规地面观测站的能见度、温度及相对湿度逐时观测资料和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）ERA-Interim逐6 h再分析资料（0.125°×0.125°）,对2018年8月22日宁夏北部局地突发浓雾天气过程的环流形势、逆温结构及其热力、动力条件和形成维持机制进行分析。结果表明：8月22日宁夏北部局地浓雾发生在地面冷高压、高空暖脊及近地面微风的静稳天气条件下;较为深厚的暖平流和近地面冷空气侵入所形成的稳定大气层结,是大雾形成的必要条件;弱上升运动使混合层扩展至840 hPa左右,是该地区雾的发展和维持的重要原因。在本次过程中,深厚的弱水汽辐合较水汽自身的饱和与否更为重要,是大武口站浓雾形成的关键性因素。浓雾呈现平流-辐射雾特征,地面热通量在过程前期促进浓雾的发生,后期对浓雾起到抑制作用。     

黄海北部海域春季一次平流雾特征分析

采用L波段加密探空资料、自动气象站资料、FY-2E卫星观测资料和NCEP全球再分析资料,对2012年4月23—24日黄海北部出现的一次持续性平流雾过程的成因、发展维持及传播特征进行了诊断分析。结果表明:此次平流雾是暖湿气流与其下垫面冷水域相互作用所致,属于平流冷却雾。黄海维持的高压脊阻挡和减弱了冷空气,利于低层建立稳定大气层结;黄海低层偏南水汽输送的持续和加强既为雾的形成提供了丰富水汽供应,又利于雾区的向北传播。黄海北部冷水域和雾层上的“暖干层”是此次平流雾发展和维持的重要原因。浓雾区与近地层的冷平流区和水汽辐合区相对应,冷暖平流交汇之处易发生平流雾。在静稳天气形势下,黄海北部偏南风风速的增大并不影响平流雾的维持,这一特点明显区别于辐射雾。     

首都机场大雾的分类特征和统计分析

普查了1999～2006年首都机场逐时的风、温、压、湿和能见度资料以及首都机场自动观测系统(AWOS)的连续自动记录资料,对出现的大雾过程进行分类,并分别统计分析了各类大雾出现的时序特征、背景场特征以及出现前和消失时的气压、风场等物理量特征.分析发现首都机场的大雾过程以辐射雾为主,出现前湿度递增,风向以东南风和东北偏东风较多;平流雾以东南和偏东方向平流为主,出现前湿度突增,能见度急速降低,81.8%的平流雾达到了重雾的标准,重雾的出现率高,对飞行危害最大.锋面雾多为本站处于冷锋前部,伴随平流或辐射过程的持续性大雾,出现时间早于辐射雾,多集中在傍晚到夜间,持续时间长,锋面过境后大雾才能消散.     

沪宁高速公路大雾及气象要素特征分析

利用2006年6月-2009年5月沪宁高速公路AWM自动气象站资料,研究了不同类型大雾持续时间、能见度变化及其出现过程中风、湿度变化特征。结果表明,有超过50%的大雾会发展成浓雾;大雾持续时间以平流雾最长,辐射雾最短;67.6%的大雾在长时间低能见度之前会出现类似"象鼻"形的突变前兆,这可能与地理环境有关;大雾过程中风向以东风和西风为主,锋面雾有部分为偏南风;平流雾发生时风速较辐射雾和锋面雾大,锋面雾发生时风速较多为静风,结束时风速快速增大;平流雾发生时相对湿度多有突变,而辐射雾、锋面雾的相对湿度以渐变为主。     

沈阳地区大雾天气的UPS订正预报方法

选用2005-2009年沈阳地区5个气象站点的气象资料,总结了沈阳地区雾天的时空分布规律.沈阳地区一年中近一半的时间出现轻雾,大雾年平均16.4天;轻雾和大雾的季节分布都呈夏、秋季多,春季少的态势;大雾多发时段在清晨.在数值预报的基础上,利用UPS预报方法,进一步做出大雾天气订正预报,建立沈阳地区大雾天气UPS订正预报方法.当数值预报有大雾时,如T-Txover（最高气温出现时段温度露点差）≤5℃则可预报有大雾,当-4℃＜T-Txover≤5℃时可预报未来会出现能见度小于等于500 m的浓雾;如T-Txover≤-4℃则预报未来会出现能见度小于等于200m的强浓雾.如T-Txover＞5℃则有暖湿平流时预报有大雾,无暖湿平流时预报不会出现大雾.     

云南辐射雾的气候分布特征及天气成因

应用1976～2005年云南126个气象站观测资料及2001～2005年的高空探测资料,统计分析了云南辐射雾的时空分布气候特征、形成雾的天气环流背景及要素成因.结果发现:云南雾H数逐年呈现波状变化,总体趋势上呈下降趋势,但雾的日变化规律较为稳定;形成雾的天气形势有偏西气流型和偏北气流型,其中偏北气流型成雾重、持续时间长.成雾物理机制分析表明,近地层良好的水汽条件、静风或弱的风力条件、晴空少云、地面变性冷高压后部的均压场环境、低层大气弱的上升运动、中高层大气较强的下沉运动、低层暖平流、中高层冷平流以及边界层存在逆温层等特征是形成雾的重要条件.     

江苏不同强度降雨对能见度影响分析

利用江苏70个基本站多年逐时雨量、相对湿度、风向、风速以及同时段内最低能见度等观测资料,分析不同强度降雨对能见度的影响,并对比分析两种不同强度降雨造成的低能见度事件统计特征。结果表明:降雨是除雾以外,江苏低能见度的主要影响天气(14. 7%),其中稳定性弱降雨和短时强降雨影响最大。与低能见度雾事件不同,降雨造成的低能见度事件全天各时段均可能出现,发生时可伴随较强的风速(2 m/s),短强低能见度多见风速4 m/s(26. 6%)。江苏冬春两季为雨雾高发季,主要受降雨持续时间影响,对应的低能见度区间为500~1 000 m,有明显日变化。短强低能见度主要受雨强影响,多发生于6—9月,对应的低能见度区间为小于200 m,无明显日变化。两种降雨产生的低能见度事件有明显的空间分布差异,且雨雾低能见度发生时偏北风占主导,短强低能见度发生时则偏东风占主导。     

南岭大瑶山高速公路浓雾的宏微观结构与能见度研究

南岭山地地处南亚热带湿润型季风气候区,每年9月至次年5月有华南准静止锋活动时均会有浓雾发生,每月浓雾日可高达15—18 d,尤其是中国目前最长的京珠高速公路通过南岭主脉大瑶山的乐昌—乳源段,路面海拔高度从200 m增至800多米,山地的抬升使雾害更加严重。在南岭大瑶山高速公路开展的两次多学科综合野外观测,内容包括目测能见度、器测能见度、雾滴谱、雾含水量、系留探空、双参数低空探空、雾层湍流扩散、气溶胶粒子谱、气溶胶成分谱、雾水样品成分、雨水样品成分。对典型个例进行了天气学分析,雾的宏观结构特征分析,雾的微物理特征分析。认识到南岭山地浓雾发生频率高,雾害十分严重,是典型的平流雾和上坡雾,实质上是出现在相对较高海拔高度上的低云,与华南锋面活动尤其是华南准静止峰的活动密切相关,局地地形的作用也非常重要。其特点是浓雾持续时间长、能见度极其恶劣、团块结构明显、雾滴尺度大、浓度不高、含水量较大、雾层内的湍流扩散能力比晴空区强,与中国过去研究较多的辐射雾差别较大。发现雾含水量与能见度呈明显的反相关关系,含水量较大时能见度较小;南岭山地雾含水量等微结构特征量的起伏变化,除与雾体本身的结构不均匀有关外,一个重要的原因是平流因素的影响,南岭山地下垫面的不均匀性,雾体随环境风的平移过程中,不规则的爬坡、翻越山坡的运动是造成雾体结构不均匀、振荡起伏变化的另一个重要原因。该地气溶胶粒子谱是呈单调下降的幂函数谱,次微米粒子浓度甚高,南岭山地气溶胶中含有高浓度的硫酸盐粒子,是优质凝结核,有利于雾的形成。雾的存在可以清除大气中的微量成分,雾滴可以包含浓度很高的污染物成分。同时,较之云滴而言,雾滴也很容易被地表物体(如植被、建筑物等)的垂直表面所截获,构成另一类清除过程。在南岭这样的大面积森林地区,这类清除过程可能是很重要的。研究本地区雾的特征变化,对建立本地区雾的预警预报系统有很大的现实意义,并为开展消雾试验提供了基本资料。     

桂林机场雾的天气统计特征分析及预报初探

对1986-1995年桂林机场的历史资料进行统计分析,从而得到桂林机场雾的分布特征及变化,并将桂林机场的雾分为辐射雾和伴随“两低”天气产生的雨雾两类,分别对其形成的天气形势、雾散时间的预报进行分析研究,为今后预报和分析桂林机场低能见度天气提供了有用的参考依据和预报思路。     

Macro- and Micro-Structures of Heavy Fogs and Visibility in the Dayaoshan Expressway

Belonging to the southern subtropical moist type of monsoon climate, the Nanling mountainous area experiences heavy fogs whenever quasi-stationary fronts appear there from September to May. There can be as many as 15-18 days of heavy fogs per month. Fogs have more serious consequences in the Lechang-Ruyuan section of the Beijing-Zhuhai Expressway (the longest expressway in China) that passes through the main part of the Nanling Mts., where the road rises from 200 m to more than 800 m above sea level (ASL).For a major motorway in the mountainous areas of Nanling Mts., two multidisciplinary integrated field observations were carried out, which measured visibility by the naked eyes, visibility by instrument, spectrum of fogdrops, liquid water content (LWC) of fog, tethered sounding, dual-parameter low-level sounding, turbulence diffusion within fog layers, aerosol spectra of size and composition, sampled fog water compositions, and sampled rainwater compositions. Typical cases were probed for their analyses of synoptics, micro- and macro-structures and microphysics. It is understood that heavy fogs take place with high frequency in the area and bring about serious consequences. Being typical advection and upslope fogs, they are in essence low-lying clouds appearing at high altitudes,which are closely related with the activity of South China frontal processes, especially the South China quasi-stationary fronts, and reflect on the role of local terrain as well. The heavy fogs are characteristic of long duration, extremely low visibility, well-organized lump-shaped structure, large-size fog-drops, moderate concentration, high LWC, and stronger turbulent diffusion within the fog layers than in ne sky. They di er much from radiation fogs, which are better documented in previous study in China. It is found that fog LWC is in significant anti-correlation with visibility so that large LWC is associated with small visual range. It is also noted that one of the reasons for the fluctuation of characteristic quantities of micro-structure such as the LWC of fog in the area is, in addition to the inhomogeneous structure of the fog itself, the effect of advection and inhomogeneous underlying surface;during the translation of fog with the ambient wind, irregular upslope and cross-over movement is another reason for the inhomogeneous structure and fluctuation of fog. The spectrum of the aerosol size displays itself as the power function of monotonous descent. The concentration of submicrometer particles is even higher. The high-concentration sulfate particles found in the aerosols of Nanling Mts. are actually good nuclei for condensation, which are favorable for the formation of fog. The presence of fog can help cleanse the trace compositions in the atmosphere so that fog droplets contain high levels of polluting elements. In the meantime, compared to cloud droplets, fog droplets are easier to be captured by the vertical surfaces of objects on the land surface, such as vegetation and buildings to constitute another kind of cleansing process.In vast stretches of forest like the Nanling Mts., this kind of cleansing may be quite important. Studying the characteristic variation of fogs in the area realistically assists in setting up a forecast and warning system for local fogs and provides basic information for fog dispersal experiments.     

Macro-and Micro-Structures of Heavy Fogs and Visibility in the Dayaoshan Expressway

Belonging to the southern subtropical moist type of monsoon climate,the Nanling mountainous area experiences heavy fogs whenever quasi-stationary fronts appear there from September to May.There can be as many as 15-18 days of heavy fogs per month.Fogs have more serious consequences in the Lechang-Ruyuan section of the Beijing-Zhuhai Expressway(the longest expressway in China)that passes through the main part of the Nanling Mts.,where the road rises from 200m to more than 800m above sea level(ASL).For a major motorway in the mountainous areas of Nanling Mts.,two multidisciplinary integrated field observations were carried out,which measured visibility by the naked eyes,visibility by instrument,spectrum of fog- drops,liquid water content(LWC)of fog,tethered sounding,dual-parameter low-level sounding,turbulence diffusion within fog layers,aerosol spectra of size and composition,sampled fog water compositions,and sampled rainwater compositions.Typical cases were probed for their analyses of synoptics,micro- and macro-structures and microphysics.It is understood that heavy fogs take place with high frequency in the area and bring about serious consequences.Being typical advection and upslope fogs,they are in essence low-lying clouds appearing at high altitudes,which are closely related with the activity of South China frontal processes,especially the South China quasi-stationary fronts,and reflect on the role of local terrain as well.The heavy fogs are characteristic of long duration,extremely low visibility,well-organized lump- shaped structure,large-size fog-drops,moderate concentration,high LWC,and stronger turbulent diffusion within the fog layers than in fine sky.They differ much from radiation fogs,which are better documented in previous study in China.It is found that fog LWC is in significant anti-correlation with visibility so that large LWC is associated with small visual range.It is also noted that one of the reasons for the fluctuation of characteristic quantities of micro-structure such as the LWC of fog in the area is,in addition to the inhomogeneous structure of the fog itself,the effect of advection and inhomogeneous underlying surface; during the translation of fog with the ambient wind,irregular upslope and cross-over movement is another reason for the inhomogeneous structure and fluctuation of fog.The spectrum of the aerosol size displays itself as the power function of monotonous descent.The concentration of submicrometer particles is even higher.The high-concentration sulfate particles found in the aerosols of Nanling Mts.are actually good nuclei for condensation,which are favorable for the formation of fog.The presence of fog can help cleanse the trace compositions in the atmosphere so that fog droplets contain high levels of polluting elements.In the meantime,compared to cloud droplets,fog droplets are easier to be captured by the vertical surfaces of objects on the land surface,such as vegetation and buildings to constitute another kird of cleansing process. In vast stretches of forest like the Nanling Mts.,this kind of cleansing may be quite important.Studying the characteristic variation of fogs in the area realistically assists in setting up a forecast and warning system for local fogs and provides basic information for fog dispersal experiments.     

廊坊市雾的气象条件及预报预警技术

利用1971-2000年冀中滨海平原区廊坊市雾数据、地面气象数据、冀中东部地区雾资料及国家气象中心历史高空数据、MICAPS数据,归纳了廊坊市雾及浓雾的气候特征,计算、分析了廊坊市雾及浓雾的气象条件与预报流程。结果表明：雾及浓雾是廊坊市秋冬季节最频繁的一类灾害性天气,浓雾越浓,灾害性影响特征越显著;在利于雾及浓雾形成的大气环流形势下,地面偏南偏东的微风小于等于3 m.s^-1、相对湿度大于等于50%、6 h气压差绝对值小于等于3.0 hPa及大气层结稳定,尤其1000-925 hPa存在明显逆温层是廊坊市雾及浓雾预报预警的重要参考指标;利用VB等计算机语言实现雾及浓雾的自动化初步识别;进一步探讨了冀中滨海平原区廊坊市雾及浓雾的预报预警发布技术,为廊坊市雾及浓雾的预报预警及服务提供了科学依据。