榆林市雾的变化特征及地面气象条件分析

利用榆林市12个国家气象观测站2016—2020年逐小时地面观测资料,统计分析了榆林地区雾的变化特征及地面气象条件。结果表明：(1)榆林地区各等级雾中强浓雾出现时数最多,特强浓雾鲜少出现;各等级雾都呈现显著的季节变化和日变化特征,多出现于秋季,10月最多,日变化呈单峰型,07:00前后达到峰值。(2)雾整体呈现“东多西少”的空间分布,大雾和浓雾主要出现在东南部的吴堡、绥德、清涧等地,西部的定边、靖边出现最少,强浓雾和特强浓雾主要出现在东南部的绥德、米脂等地,北部的府谷次之。(3)大雾和浓雾天气过程持续时间短,大多为1 h,强浓雾一旦生成,很难在短时间内消散;雾主要在夜间到凌晨生成,在日出后消散,强浓雾的生成和消散时段均比大雾和浓雾偏早且集中。(4)雾强度越强,对应地面相对湿度越高,温度露点差越低,气温和露点温度的降幅越大,风速越小;雾在地面各风向均可出现,但较盛行东南风和西北风。(5)强浓雾由于发生时数多、持续时间长,是榆林市影响最严重的大雾天气,95%强浓雾出现条件为相对湿度大于95%和温度露点差小于1℃,风速基本小于2 m/s,这对强浓雾的预报具有很好的指示意义。     

清河秋冬季雾变化规律及相关气象要素分析

利用清河国家气象观测站1960—2020年雾日数和2016—2020年逐时地面气象资料,分析清河雾的年、季、月变化规律和各等级雾在一日中生消变化规律、持续时长及与气象要素的相关性。结果表明：清河雾日数呈缓慢增长趋势,线性趋势率为0.99 d/10 a,秋冬季雾占总雾日的82%,是雾的高发季节;秋冬季浓雾和强浓雾的日变化规律基本一致,强浓雾出现频次最多,累计时间最长,特强浓雾出现频次最少;秋冬季雾的生成时间主要分布在后半夜到清晨,其次是19—20时,11—17时较少有雾生成,消散时间主要在09—12时;雾的浓度越高,持续时间越长,清河秋冬季雾持续时长在5 h以下占比最多,占48%。通过分析秋冬季雾的能见度和气象要素的相关性得出,能见度和相对湿度、10 min平均风速显著相关,当湿度大于90%时,10 min平均风速小于3.0 m/s时,更利于雾的生成和发展。     

安徽省不同等级雾和重度霾时空分布特征及地面气象条件比较

雾和霾都是低能见度天气,生成条件相似。利用安徽78个地面站逐时观测资料,基于雾、霾发生物理条件,建立了不同等级雾日和重度霾日的观测诊断方法,重建了不同等级雾和重度霾的时序资料。根据各站强浓雾发生的同步性,将安徽分为5个雾、霾分布特征不同的区域,探讨了各区域不同等级雾及重度霾出现时地面气象条件的异同。结果表明:（1）安徽省强浓雾主要是辐射雾。强浓雾、浓雾和大雾空间分布形势大体一致,淮河以北东、西部和江南都属于强浓雾高发区,但各地强浓雾的时、空分布特征和影响系统不同;重度霾有明显的北多、南少、山区最少的分布特征。（2）强浓雾年变化呈双峰型分布,峰值在1月和4月,日变化为单峰型,峰值在06时;而重度霾年变化为单峰型,峰值在1月,日变化为双峰型。（3）在强浓雾的高发时段（02—08时）,强浓雾时降温幅度最大,比重度霾平均高1℃,风速显著偏低,超过75%的样本风速低于1.5 m/s,且无明显主导风向;而重度霾时,风速比雾时明显要大,个别区域有超过75%的样本风速大于1.5 m/s,且以西北风到东北风为主。说明重度霾能否演变为强浓雾的关键地面气象因子是风速、风向和降温幅度。      

寿县不同强度雾的微物理特征及其与能见度的关系

雾对交通运输有不利影响,尤其是强浓雾。本文利用2019年1月上中旬在寿县国家气候观象台应用FM-100型雾滴谱仪测量的雾滴谱数据和常规气象观测数据,分析了不同强度雾的微物理特征,以及能见度与含水量、雾滴数浓度、相对湿度之间的关系,在此基础上建立了能见度参数化方案。结果表明:（1）随着雾的强度增强,雾中含水量显著增大,大雾、浓雾和强浓雾阶段含水量平均值分别为0.003 g m?3、0.01 g m?3和0.09 g m?3;当含水量大于0.02 g m?3,出现强浓雾的比例高达95%。（2）雾滴数浓度、雾滴尺度随着雾强度增强而增大,从大雾到浓雾,雾滴数浓度显著增加（增幅67%）,而从浓雾到强浓雾,雾滴尺度显著增大,平均直径、平均有效半径分别增加62%、135%;当雾滴有效半径大于4.7 μm,出现强浓雾的比例高达95%。（3）强浓雾、浓雾、大雾雾滴数浓度谱分布均为双峰结构,谱分布整体偏向小粒子一端,强浓雾谱型为Deirmendjian分布,浓雾、大雾均为Junge分布;强浓雾的雾水质量浓度谱呈现多峰特征,最大峰值出现在21.5 μm处,浓雾雾水质量浓度谱为双峰分布,大雾为单峰型,最大峰值均出现在5 μm处。（4）含水量、数浓度与能见度均呈反相关关系,含水量对能见度的影响最为显著;分别采用全样本和分段方式建立了四种能见度参数化方案,评估检验结果表明,基于含水量的能见度分段拟合方案对能见度的估算效果最好。     

江苏北部不同等级雾的微物理结构及个例分析

利用2015—2017年秋冬季在江苏北部观测到12次雾过程的雾滴谱数据及常规气象观测资料,统计分析了轻雾、大雾、浓雾、强浓雾和特强浓雾等级下的微物理特征量及雾滴谱分布,并通过一次雾过程的分析,探讨了不同雾等级下的主要微物理过程。结果表明:随着雾等级的提升,雾滴数浓度、含水量增长明显,而轻雾、大雾和浓雾的雾滴平均直径和最大直径差异不大,但当能见度小于200 m时,平均直径和最大直径显著增大;能见度下降时,平均数浓度谱和含水量谱的谱线上抬,从浓雾到强浓雾,粒径大于10 μm的大雾滴增长明显;雾滴数浓度主要由小雾滴控制,雾滴含水量受大雾滴影响;东海县郊平均的雾滴含水量与南京观测结果相差不大,但雾滴数浓度仅为南京的一半左右,平均直径大约是南京的2.3倍;个例分析中,能见度从1000 m下降到50 m,凝结核活化并凝结增长是主要微物理过程,但可凝结水汽是影响该过程效果的一个重要因子,可使雾滴数浓度和平均直径呈现不同的相关关系;能见度降到50 m以下时,碰并过程效果显著;日出后雾滴蒸发作用显现并逐步增强。      

一次罕见冬季强浓雾天气成因分析

利用加密观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料,对2006年12月25~27日发生在我国中东部地区的一次罕见强浓雾天气过程从大尺度背景、动力和热力机制等方面进行了诊断分析。结果表明:①本次过程大雾发生阶段近地面风速很小,在0.3~2.9 m/s之间变化;浓雾发生阶段风速在0.3~2.4 m/s之间变化;15 m能见度维持阶段风速在0.8~1.1 m/s之间变化;②虽然浓雾发生前的很长一段时间内水汽条件差,而且后期西风槽影响时也无降水,但是槽前西南气流的持续水汽输送使得强浓雾形成所必须的水汽条件得到满足;③在大雾发生前,稳定层结逐渐建立并在大雾期间稳定维持,稳定层结的建立和维持对浓雾的形成、持续有重要作用;日出后首先在较高层出现不稳定层结,继而下传到底层,稳定层结被破坏,大雾减轻或消散;④第1阶段(25日夜里至26日上午)强浓雾出现前,能见度出现多次急速大幅振荡,在第2阶段(26日傍晚至27日上午)则未出现类似现象。     

江苏省秋冬季强浓雾发展的一些特征

运用江苏省72个国家基本气象观测站和339个交通气象观测站资料,对2013年12月1-9日、2015年10月23日、12月22日及2016年2月12日出现的四次全省性的以辐射降温为主的强浓雾和特强浓雾过程进行分析,筛选出194个站例,对江苏省秋、冬季强浓雾生消的气候特征、雾爆发增强的微物理特征及雾爆发性增长的触发因子进行分析。结果表明:(1)雾爆发性增强的本质是雾在很短时间内雾滴增多增大,雾含水量呈几个数量级的增加,从而导致雾区能见度快速下降。(2)夜间辐射降温突然增强、底层弱冷空气入侵、日出后蒸发量加大及湖陆风效应是雾爆发性增长的触发因子。     

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%。     

基于高速公路气象监测数据分析的浓雾预报指标

利用京秦高速公路沿线交通气象监测站实况资料,通过对84个站次的浓雾雾生和雾消各气象要素变化特征进行分析,归纳出高速公路沿线浓雾和强浓雾天气雾生雾消的预报指标。爆发性强浓雾期间能见度少波动,在能见度爆发下降前,温度下降过程中的小幅上升对能见度突然下降有很好的指示作用;相对湿度在能见度爆发下降前1 h内达到80%以上。一般性强浓雾大多数出现在温度波动之后继续直线下降期间;在500 m浓雾出现15 h之前空气相对湿度达90%以上,能见度达50 m之前相对湿度基本达饱和状态。浓雾消散主要有两个方面,因冷空气造成的雾消,预报应着眼于冷空气前锋影响高速公路所在区域的时间;而由辐射升温造成的雾消,预报应着眼于对天空状况和升温速度的判断。     

近37a乌鲁木齐机场雾的不均匀性特征分析

本文应用1977～2013年乌鲁木齐机场12月~次年(2014年)3月逐时地面观测资料,应用相关气候统计方法探求乌鲁木齐机场雾天气的出现时间及其变化特征,并以大雾集中度(FCD)和大雾集中期(FCP)来表征大雾天气累计出现时间的非均匀性特征,结果表明：⑴1977~2013年,乌鲁木齐机场雾累计出现时间呈明显的上升趋势,大雾的上升速率大于浓雾的上升速率,且大雾天气中浓雾的比率逐年下降;且机场雾的持续时间以低于6h为主;⑵机场雾分为三个阶段：少发期(1977~1991)、调整期(1992~2001)、高发期(2002~2013),且机场雾的突变时间就发生在本世纪00年代初期(2001/2002年);⑶机场大雾累计出现时间和能见度大小有明显的负相关关系,且日变化显著：一天内有两个非常明显的转折时间段,分别为1:00~2:00、和14:00~15:00,即3:00~13:00为一天内易发大雾时间段,14:00~23:00为一天内能见度较好时间段;⑷机场大雾的发生时间相对集中,集中度相对较高。近37a来大雾集中度呈下降趋势,尤其是进入大雾高发期以后,大雾发生次数显著增加,且大雾平均持续时间变化不大,集中度较低;机场大雾集中发生的12月和1月,以周为时间单位计算时,在2002年以前,大雾最多发生在12月第四周;2002以后,大雾最多发生时间开始后移至次年1月份第一周。     

高速公路团雾分级预警研究

团雾和高速公路团雾的定义内涵外延尚未统一,没有标准定义。为有效预防高速公路团雾天气灾害,减少因高速公路团雾所造成的交通事故,有必要规范高速公路团雾分级预警标准。基于高速公路团雾的水平能见度和水平尺度等监测数据,借鉴部分学者专家的意见和建议,确定团雾和高速公路团雾的定义。分析高速公路团雾的特征、成因、时空分布及团雾的危害,统计分析高速公路团雾多发路段的交通事故数据资料与AWMS气象监测数据资料,确立高速公路团雾与车辆交通安全性关系。依据同车道前后车辆的相对停车视距和安全停车距离等分析,评估车辆在不同水平能见度数值条件下,行驶在团雾区域内外车辆发生交通事故的危险性大小,遵照相关法律、条例、标准及其规范,按水平能见度数值范围和覆盖路面长度划分高速公路团雾预警等级。研究结果表明:(1)高速公路团雾的水平尺度一般小于5 km,水平能见度通常小于200 m。(2)高速公路团雾具有多发性,时空分布不均,多发生于当日22时次日08时。(3)高速公路团雾的事故率高,造成的交通事故比较严重。(4)可以根据团雾特征和潜在危害性确定团雾和高速公路团雾定义的内涵外延,给出术语定义。(5)可根据高速公路团雾的水平能见度、交通事故、停车视距等分析,划分预警级别,规范监测和预报预警服务,减少交通事故的发生。     

江苏一次大范围的爆发性强浓雾过程研究

利用江苏省70个自动观测站和365个交通气象观测站资料,对2016年2月11日夜间至12日上午出现在江苏的一次大范围强浓雾天气过程进行分析。结果表明:这次强浓雾过程具有爆发性形成和加强的特征,大部分站点从1000m以上快速下降形成强浓雾,且部分站点存在多次爆发增强现象;夜间天空打开,长波辐射降温作用加强,是大范围强浓雾形成和爆发性发展的一个重要原因;同时,雾前降雨为本次强浓雾的形成创造了基础条件,也是日出后部分站点由于水汽蒸发增强而导致雾爆发性增强的直接原因;另外,雾前和雾期间近地层强逆温的存在为雾的爆发性发展提供了稳定的大气层结条件,而逆温顶附近低空急流的形成,也一定程度上促进了逆温的维持和加强,利于雾的爆发性发展。     

南京冬季浓雾的演变特征及爆发性增强研究

2007年12月18—19日,南京地区出现了一次持续20h的浓雾过程,其中能见度低于50m的强浓雾几乎占到整个雾过程的1／3。利用同期在南京市北郊的外场观测数据,结合NCEP再分析资料,分析了该次雾的演变过程、微物理结构及边界层特征,探讨了地面雾爆发性增强的成因。结果表明：本次雾在西南平流的增湿作用下触发生成;日出后,平流输送和地表蒸发提供了充足水汽来源,贴地层逆温因高空下沉增温而向上抬升且稳定存在,因此大雾得以维持;整个雾过程中雾滴数浓度、平均直径、含水量随时间的变化趋势基本一致,平均谱曲线均呈指数下降分布,雾滴集中在小滴端;两次地面雾爆发性增强均发生在夜间,其特征为各微物理参量明显增大,滴谱上抬拓宽;爆发性增强的原因是地表气温陡降、贴地层逆温增强及可充当雾滴凝结核的气溶胶大粒子数增多。     

中国不同等级雾日的气候特征

利用1961-2005年中国300个台站的逐日雾资料及能见度资料,分析了不同等级雾的时空分布及基本气候特征、雾生时间和持续时间的年代际变化。结果表明：雾的空间分布范围随着能见度的降低而减小;随时间的变化多呈减少趋势,但沿长江及东部沿海的重浓雾日在20世纪70年代发生突变,雾日增多;内陆、南部沿海雾生时间多在清晨06:00-08:00,东部及沿海多发生在夜间20:00-21:00;雾生频次经历少-多-少的年代际变化,90年代后频次减少,个别区域雾生时间随着年代的延伸而推后;大部分地区雾的持续时间在3 h内,12 h以上的雾区多集中在沿海、华北和陇东-山西地区,沿海、四川盆地、云贵地区90年代12 h以上雾的发生频次最高。     

中国不同等级雾日的气候特征

 利用1961-2005年中国300个台站的逐日雾资料及能见度资料,分析了不同等级雾的时空分布及基本气候特征、雾生时间和持续时间的年代际变化。结果表明：雾的空间分布范围随着能见度的降低而减小;随时间的变化多呈减少趋势,但沿长江及东部沿海的重浓雾日在20世纪70年代发生突变,雾日增多;内陆、南部沿海雾生时间多在清晨06:00-08:00,东部及沿海多发生在夜间20:00-21:00;雾生频次经历少-多-少的年代际变化,90年代后频次减少,个别区域雾生时间随着年代的延伸而推后;大部分地区雾的持续时间在3 h内,12 h以上的雾区多集中在沿海、华北和陇东-山西地区,沿海、四川盆地、云贵地区90年代12 h以上雾的发生频次最高。     

2016年厦门机场一次爆发性浓雾的天气条件分析

浓雾不仅严重威胁着航空运行安全,而且导致的航班延误和取消亦给航空公司和社会经济效益带来巨大损失,因此开展机场爆发性浓雾的研究具有重要的科学意义和应用价值。利用常规气象观测资料、ECMWF细网格精细化数值预报产品(简称EC)和NCEP全球再分析资料,对2016年4月16日21:03—17日8:13(北京时)发生在厦门机场的一次爆发性浓雾天气过程进行分析,结果表明:海风和地面长波辐射为本次浓雾爆发性形成提供主要热力冷却条件。雾前10 min海风风速的突增使空气过饱和度增大,促使了雾的生成和爆发性增长。潮湿土壤的蒸发提供了充足水汽,也是雾第二次爆发性增长的直接原因。850 hPa以下显著增温增湿和700 hPa下沉运动维持了贴地强逆温,为雾爆发性形成提供了极稳定的层结条件。EC对此次浓雾形成的重要因子预报能力差异较大,虽然能准确预报海风的形成和机场入夜后云量的骤减,但对于海风预报的稳定性有待提高。      

On the Evolution and Structure of a Radiation Fog Event in Nanjing

An extremely dense radiation fog event during 10-11 December 2007 was studied to understand its macro-micro-physics in relation to dynamic and thermodynamic structures of the boundary layer, as well as its structural evolution in conjunction with the air-surface exchange of heat and water vapor. The findings are as follows. The extreme radiation fog process was divisible into formation, development, mature, and dissipation phases, depending on microstructure and visibility. This fog event was marked by rapid evolution that occurred after sunrise, when enhanced surface evaporation and cold air intrusion led to a three order of magnitude increase in liquid water content (LWC) in just 20 minutes. The maximum droplet diameter (MDD) increased four-fold during the same period. The fog structure was two-layered, with the top of both the surface-layer and upper-layer components characterized by strong temperature and humidity inversions, and low-level jets existed in the boundary layer above each fog layer. Turbulence intensity, turbulent kinetic energy, and friction velocity differed remarkably from phase to phase: these features increased gradually before the fog formation and decreased during the development phase; during the mature and dissipation phases these characteristics increased and then decreased again. In the development and mature stages, the mean kinetic energy of the lower-level winds decreased pronouncedly, both in the horizontal and vertical directions.     

四川盆地区域性浓雾序列及其年际和年代际变化

利用四川盆地20个国家级基本气象站1954-2005年的大雾和能见度等资料, 探讨了区域性浓雾的认定标准, 建立起该地区较完整的区域性浓雾日数序列, 分析了其年际、年代际变化及可能原因.结果表明:①盆地内区域性浓雾主要发生在秋冬季 (9月至次年2月), 占总数的92.8%, 这也就决定了浓雾日数序列是一个跨年度统计的序列; ②1954-1976年盆地内浓雾处于偏少的负位相, 尤以20世纪60年代为最少, 相反, 20世纪80-90年代浓雾频次高、强度大, 处于多雾的正位相, 但是近些年有明显的减弱; ③在浓雾的年际和年代际变化中, 大气中凝结核的数量 (背景大气浑浊度) 起着主导作用, 同时, 干湿状况是决定浓雾年代际变化另一主要原因, 局地气候变暖对浓雾的影响具有不确定性; ④90年代以后盆地内浓雾的减弱是3个因子共同作用的结果.     

一次长白山夏季雾的宏微观特征

2021年夏季首次利用激光雾滴谱仪开展长白山主峰雾的观测研究。结合地面自动气象站、探空、葵花8号高分辨率卫星资料和ERA5再分析资料, 对2021年7月31日—8月1日长白山主峰出现的持续时间达19 h、最低能见度小于100 m的雾过程的宏微观特征分析表明:此次雾过程具有持续时间长、环境风速大、能见度低、有短暂消散, 且数浓度低、有效直径和液态水含量小等特征。雾滴有效直径平均值为5.7 μm, 数浓度平均值为246.4 cm-3, 液态水含量平均值为0.05 g·cm-3, 其微物理特征与海雾特征接近。雾过程开始为爬坡雾, 这是长白山主峰夏季典型的地形云雾, 随后由高空云层平流至长白山主峰而接地产生。在强浓雾的形成、发展和减弱阶段, 雾滴数浓度、液态水含量和有效直径的变化具有较好对应关系;在成熟阶段, 雾滴数浓度、液态水含量和有效直径变化的对应关系不明显。