一次山地浓雾的三维数值研究

利用非静力平衡中尺度数值模式MM5v3对发生在2001年3月7—8日的南岭山地浓雾进行数值研究，结合外场综合观测资料，分析浓雾的发生、发展和消散机制。结果表明，在大范围的主体层状云系到来之前，低层的偏南暖湿气流沿山坡爬升冷却凝结形成爬坡雾，提早了地面浓雾出现的时间；大范围层状云系在山头接地形成了地面的浓雾。随后锋面逆温促进了低云和浓雾的长期维持与发展。模拟雾的强度、出现时间、含水量和温度、湿度随时间的演变与实测基本吻合。表明了中尺度模式预报山地浓雾的潜在能力。     

九华山雾的时空分布特征及地形的影响作用

利用位于九华山不同海拔高度上测站和自动气象站的气象资料,对比分析雾的时空分布特征,探讨地形的影响作用.结果表明:年平均雾日平地区为19 d,低山区为82 d,半山区为145 d,高山区为110 d,平地区雾日呈逐年增加的趋势,山区雾日呈逐年减少的趋势;平地区的雾主要出现在秋季和冬季,山区的雾多发生在春季和冬季;平地区雾日10月-次年1月出现频率较高一些,山区雾日的高值出现在3月,低值出现在7月,1-4月山区雾的发生频率明显高于平地区;平地区和低山区最易生成雾的时间在05-07时,半山区和高山区在04-08时;平地区和低山区的雾主要在08-10时消散,半山区和高山区主要在09-11时;半山区雾的平均持续时间和最长持续时间均大于其他区域,高山区雾的最短持续时间仅有0.2 h;未饱和湿空气随气流进入喇叭口后,受到上升运动的作用,气团抬升冷却,在喇叭口底部区域水汽达到饱和而形成雾;地形逆温的存在提供了稳定的层结条件,对雾的形成和维持起着重要作用;山区风场的辐合作用有利于雾的形成和维持.     

南岭山地一次锋面浓雾过程的边界层结构分析

利用2001年3月上旬在南岭山地进行的综合野外观测资料,分析了有雾和无雾时的天气型和边界层风、温、湿结构特征。分析表明,冷空气影响期间出现的地面雾是低空湿度饱和区向地面扩展,云底接地形成的雾,锋面雾消散过程实质上为雾层底逐渐抬升离开地面的过程。边界层结构受天气系统的影响,锋面逆温结构对雾的维持有重要作用,单层强逆温结构有利于雾的发展和维持,多层(双层)弱逆温结构容易导致雾消散;出现雾与前期低空南风强劲,高空盛行西南或西南西气流,充分回暖增湿,导致整层空气湿度大有密切关系;浓雾维持期间,出现小到中雨时,雨强峰值时间段都出现能见度短时好转的现象,否则则反之,表明云雾中的微物理过程与能见度有密切关系。     

北京地区一次平流雾过程的分析和数值模拟

2007年2月21日北京地区发生了一次严重的平流雾, 对广大群众的出行和交通影响甚大, 属高影响天气事件。该文利用首都机场地面观测、北京市自动气象站观测以及NCEP分析场等资料对该过程进行分析, 同时利用MM5模式对该过程进行数值模拟研究。分析表明:造成北京地区此次平流雾的主要天气形势是弱低压辐合型。平流雾发生前, 北京地区没有明显冷空气侵入, 大气层结相对稳定, 地面观测到中尺度辐合线, 其南侧的东南气流向北京地区输送了水汽, 为夜间雾的形成提供了良好的基础条件。模拟结果表明:模拟的雾区范围及其移动基本与实况吻合, 显示了中尺度模式预报平流雾的潜在能力。进一步分析表明:雾区的边缘具有明显的水平温度梯度; 在贴地面层东南气流被雾区阻挡偏向西, 在雾区前沿辐合; 雾区的逆温区前沿930 hPa以下存在一个明显的垂直热力环流, 雾区下沉, 雾区前沿上升。     

华东中尺度地形对浙北暴雨影响的模拟研究

以一次梅雨降水为例，利用中尺度模式进行一系列中尺度地形对降水的增幅影响的敏感性试验。结果表明，中尺度地形对强降水区域的分布和强度有很大的影响，强降水中心位于地形附近，地形引起的１２小时降水增幅高达总降水的９０％以上；中尺度地形作为一种外界迫动，初始在低层形成气旋性辐合和水汽热量的集中，然后通过凝结潜热释放所造成的中高层增温和高层辐散，使得地形垂直环流加强和向上伸展。于是在降水、潜热释放与地形垂直环流之间出现一种正反馈机制，导致地形对降水的强烈增幅；同时午后下垫面加热所形成的不稳定层结也有利于地形垂直环流的不稳定发展，产生新的雨峰；初始场的中尺度扰动似乎在降水的地形性增幅中并不起明显作用。     

"0907"长江下游梅雨锋暴雨的数值模拟和诊断分析

利用常规观测资料、卫星TBB资料以及客观再分析资料,对2009年7月6—7日(简称"0907")的长江下游梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟和天气分析,重点研究了中尺度系统的发生发展机制。结果表明:7月6—7日对流层低层,长江下游北侧存在的一次天气尺度低压,其发展和东移,促使锋生加强,低空急流发生。WRF中尺度模式数值模拟结果显示,在次天气尺度低压的南侧不断形成β中尺度和γ中尺度对流系统。对其中一个β中尺度对流系统的分析研究表明:低空中尺度急流和中尺度辐合首先发生。之后中尺度辐散迅速加强。高层强辐散、低空中尺度急流核和中尺度低涡的相互耦合作用使系统不断发展并东移。高层相对干冷空气的侵入促使系统衰减消亡。     

一次平流雾的形成和传播特征研究

2013年3月18-19日,江苏出现了一次罕见的平流雾过程,雾区先在长江北岸形成,继而向苏北传播。本文对这次平流雾的形成机理及特征进行了分析,并对雾区的传播机制进行了研究。结果表明:此次平流雾的形成主要受冷空气控制后暖湿平流的影响,冷锋过境后的影响是平流雾形成的基础,东海变性冷高压北抬是其形成的必要条件;地面东南风和低空东南水汽输送共同推动雾区向北传播;长江、洪泽湖、高邮湖等水域对平流雾增强起着重要作用;强浓雾呈渐进式发展,爆发性增强不明显以及云雾共存结构等是本次平流雾的主要特征。本论文的研究结果对平流雾的预报具有重要的实用价值。     

春季黄海海雾WRF参数化方案敏感性研究

利用2005—2011年10次春季黄海海雾个例开展WRF模式参数化方案敏感性研究。结果表明:边界层方案对WRF模式雾区模拟结果起决定作用,而微物理方案影响较小,它主要影响海雾浓度和高度。边界层与微物理方案的最佳组合为YSU与Lin方案,最差为Mellor-Yamada与WSM5方案;Mellor-Yamada和QNSE方案模拟的近海面湍流过强,导致边界层过高,不利于海雾的发展与维持;而MYNN与YSU方案刻画的湍流强度与边界层高度合适,有利于海雾发展与维持。MYNN方案虽与YSU方案相当,但在大多数海雾个例中,后者明显优于前者,而在有些个例中却刚好相反。因此对于某一具体海雾个例而言,所用边界层方案仍需在它们之中选择最优者。这些信息可为黄海海雾WRF模式边界层与微物理方案的选择与改进提供参考。     

THE IMPACT OF MOUNTAIN TO BASIN WINDS ON THE DIURNAL VARIATION IN FOG OVER THE SICHUAN BASIN, CHINA

There is an increased demand for the accurate prediction of fog events in the Sichuan Basin (SCB) using numerical methods. A dense fog event that occurred over the SCB on 22 December 2016 was investigated. The results show that this dense fog event was influenced by the southwest of a low pressure with a weak horizontal pressure gradient and high relative humidity. This fog event showed typical diurnal variations. The fog began to form at 1800 UTC on 21 December 2016 (0200 local standard time on 22 December 2016) and dissipated at 0600 UTC on 22 December 2016 (1400 local standard time on 22 December 2016). The Weather Research and Forecasting model was able to partially reproduce the main features of this fog event and the diurnal variation in the local mountain to basin winds. The simulated horizontal visibility and liquid water content were used to characterize the fog. The mountain to basin winds had an important role in the diurnal variation of the fog event. The positive feedback mechanism between the fog and mountain to basin winds was good for the formation and maintain of the fog during the night. During the day, the mountain to basin wind displayed a transition from downslope flows to upslope flows. Water vapor evaporated easily from the warm, strong upslope winds, which resulted in the dissipation of fog during the day. The topography surrounding the SCB favored the lifting and condensation of air parcels in the lower troposphere as a result of the low height of the lifting condensation level.     

梅雨锋云系中尺度系统回波结构及其与暴雨的关系

梅雨锋云系中中尺度回波带主要有对流带和混合带二种类型,中尺度回波团一般为混合型回波。对流云回波带在初生、成熟和消散三个不同的演变阶段结构特征不同,下垫面对回波带的演变有一定的影响。中尺度系统能够产生高强度降水,多个中尺度系统相继通过一地或中尺度系统与对流回波群的汇集可以造成梅雨期的局地性暴雨和大暴雨。产生暴雨的中尺度系统常具有混合型回波结构,它们降水强度大,对降水的贡献也大。     

利用飞机观测资料分析云团边缘温度变化

利用一次飞机人工增雨外场作业平飞阶段获取的温度资料,对1992年6月21日一次西风槽天气过程的中尺度云团边缘的温度变化进行了分析,对云内和云外温度的垂直变化进行了比较。结果发现,云内温度垂直递减率与大气层温度递减率有差异,逆温发生在较强云团边缘。     

庐山云雾及降水的日、季节变化和宏微观物理特征观测研究

庐山云雾观测站2015年重新开始观测试验。利用2015年11月—2018年2月庐山云雾试验站观测的云物理资料和九江站的雷达资料,统计研究了庐山云雾及降水的日、季节变化和宏微观物理特征。结果表明,庐山强降水多发生在夏季,降水强度超过100 mm/h,而云雾天多发生在秋冬春季,最高云和雾天数达25 d/月,最低能见度仅20 m,东北风有利于水汽的冷却凝结。云雾辐射影响下的日最低温度出现在09时前后,即云雾消散前。利用雷达资料对降水分类,庐山秋冬季层状云、积层混合云和对流云降水分别占29%、44%和27%,春夏季的对流云和积层混合云降水分别占83%和17%。与城市降水和雾相比,庐山降水的中、小雨滴多,云雾滴谱的数浓度较低,双峰结构显著,且谱较宽。随着云内降水量级的增大,雨滴的数浓度和尺度不断增加,更易于启动碰并机制,使小于11 μm和大于30 μm云雾滴减少,导致11 μm的峰值更为显著。降雪期间的小云雾滴较为丰富,固态降水更容易通过凇附过程消耗大的过冷云滴。      

层状云的雨滴谱分档数值模拟研究

通过建立雨滴分档模式,结合部分观测资料,对中国北方常见的三类典型层状云系:强锋面抬升层状云系、气旋尺度辐合层状云系及弱锋面抬升层状云系的云中水成物总比含水量、降水强度及地面雨滴谱进行了数值模拟,并与观测值进行了比较分析。结果表明,雨滴分档模式较一般使用的单参数Marshall-Palmer（M-P）分布的参数化模式更能反映雨滴的自然演变特征。     

珠江口附近春季一次海雾的观测分析及三维数值模拟

为了探讨南海春季海雾的成因及数值模式的预报能力,利用边界层观测资料对2006年3月21—22日珠江口附近春季一次海雾的形成和发展过程进行了分析,然后用WRF中尺度模式对该次海雾过程进行了三维数值模拟。观测表明,该次海雾属于北方冷空气南下到达南海,然后减弱消失,南海北部受到偏南暖湿气流影响后迅速增暖,冷海面与近海面的暖湿空气相互作用而形成的一次平流冷却雾。模拟结果显示,模式模拟的这次海雾形成时间和发展演变过程与观测非常相近,模拟的海雾空间变化、边界层大气层结变化、地面感热通量变化以及海雾形成原因与观测事实均比较吻合,数值模式对这次海雾过程表现出了较高的模拟能力。这次海雾的形成和发展主要与冷的下垫面、暖湿空气的影响和近地面稳定的大气层结有关。     

辽宁地区一次罕见大雾天气成因分析

应用常规气象观测、加密自动站、能见度观测等资料和NCEP FNL再分析资料,对2014年辽宁地区一次罕见的长时间大范围强浓雾天气的成因进行诊断。结果表明：2014年11月20-22日辽宁地区大雾过程分为两个阶段,其中21日14-16时大雾爆发性发展后,特强浓雾持续12 h,此种情况在辽宁近20 a比较罕见。大雾第一阶段为辐射雾,雾前低层弱暖平流利于升温,大雾期间中层弱冷平流利于出现晴空辐射条件,夜间在辐射降温作用下,975 hPa高度以下形成逆温;气温下降、温度露点差减小、相对湿度增大;近地面微风利于降温,同时水汽不易流出,逆温作用使得水汽不易向高层扩散,近地面层水汽浓度增大,导致第一阶段大雾快速发展。大雾第二阶段为锋面雾,大雾快速发展期间无逆温、有弱冷锋过境,锋面附近辐合导致水汽上升冷却凝结,同时锋面附近低云降下雨滴在干冷空气中蒸发,利于近地面附近水汽饱和、冷凝,是大雾快速发展的原因。     

湛江地区近海岸雾产生的天气条件及宏微观特征分析

利用2011年2～3月广东省湛江市东海岛雷达站观测得到的12次雾过程中雾滴谱、能见度、边界层风温场资料以及常规气象资料,对沿岸海雾发生时的天气系统进行分类,分析了雾发生时的气象条件、边界层特点、微物理特征等,并对典型个例进行讨论。总结发现:海雾易出现在低压前部、高压后部和冷锋前部等天气形势下;雾过程中,地面以偏东风为主,高空以偏东、偏南风为主;雾滴数浓度(N)的平均值变化范围为170～372 cm-3,液态水含量(LWC)为0.018～0.170 g m-3,平均半径为1.71～3.28 μm。选取了一个典型个例来研究典型天气形势下海雾宏微观特征,该过程发展初期以核化凝结为主,在水汽不充足时,大量的雾滴凝结核争食水汽,使得N增加而平均半径几乎不变。根据自动转化阈值T可以看出,成熟时期碰并效率增加,大滴端数密度增加,滴谱拓宽。结合边界层气象要素演变分析发现,在夜间急流显著时,不利于雾滴生长,LWC较低;而高空风速较小,逆虚温较强可能是消散阶段平均半径出现跃增的原因。雾滴谱呈双峰分布,且瞬时谱符合Gamma分布;液态水含量与消光系数、有效半径呈正相关关系,相关系数分别为0.95和0.97。     

基于决策树算法的海州湾地区海雾预测北大核心

基于连云港西连岛站点2014—2018年逐小时气象观测资料,经过对海雾事件及气象要素特征的统计分析探寻海州湾海雾发生发展的基本规律,并基于机器学习中的经典的C4.5算法对海雾天气建立气象要素预测模型。结果表明:基于C4.5算法的决策树预测模型能够较为直观准确的对海州湾海雾进行预测,并且该决策树模型具有较高的泛化能力。利用2014—2017年的样本数据进行学习,模型的学习准确率为92.85%,利用2018年的样本数据对模型的泛化能力进行测试,测试准确率为93.51%。决策树算法在海雾预测中具有方便简洁、科学实用,准确率高等特点。     

浙江中部一次大雾过程分析与预报

利用NCEP再分析格点资料、常规观测资料、数值预报产品以及卫星云图对2009年4月6日早晨浙江中部一次大范围大雾天气过程进行诊断分析。结果表明：高空槽后暖脊的大气环流背景有利于地面长波辐射冷却和中层增温,易形成逆温,为大雾生成提供了有利条件,而边界层逆温层或等温层的形成与维持对雾的发展持续具有重要作用;凝结核、低层湍流混合是山区能见度较城镇大的主要原因;交叉温度可用来预示整个潜在雾层的湿度状态,温度与交叉温度差值可作为了解大雾生成、发展、消散过程的一项指标;模式产品能提供雾形成的环境条件;红外云图、可见光云图有助于预测雾的形成、发展、消散过程。     

一种基于卫星遥感和数值预报产品的雾预报方法

以气象卫星云图为基础, 应用云雾光谱特征和结构特征进行雾区的动态检测和提取;并利用地面自动气象站资料,采用诊断分析方法探讨雾区变化与多气象要素的关系。分析表明:雾区移动速度与地面风速有关,一定的相对湿度、地气温差和风速大小等要素阈值可以作为雾的排空条件。利用经修正的中尺度数值天气预报模式输出的气象要素产品,对卫星遥感雾区进行0~2 h的外延预报,进而建立了一个大雾短时临近预报业务平台,对2009年和2010年多雾季节的1—4月大雾过程应用统计结果表明,该方法对大雾短时临近预报具有一定的效果。     

重庆雾的二维非定常数值模拟

重庆是著名的“雾都”.本文建立了一个复杂地形下详细考虑长波辐射冷却、地表热量平衡、雾水沉降、水汽凝结和蒸发、湍流交换系数等的二维非定常雾模式,以实测资料为初始场,研究了一次重庆雾的形成和发展过程.对江河、热岛、辐射、地形和山城的影响,模式分别进行了数值试验.