卫星云图在一次海雾预报中的运用

运用卫星云图资料可以对大雾，特别是海雾的生消动态实施宏观、动态和连续的监测，这是卫星遥感最突出的优势之一，也是其它常规监测方法所无法比拟的。本文利用卫星云图资料对2004年2月19日发生在厦门的一次海雾过程进行预报。     

一次华南沿海海雾个例的数值模拟研究

利用中尺度数值模式WRF模拟了2011年3月20—22日华南沿海一次平流冷却雾过程,同时利用综合观测资料(包括台站资料、MODIS卫星云顶温度资料、GPS探空资料和海洋气象观测平台资料等),对比和验证一次海雾个例模拟的范围、大气边界层结构和海气界面特征。针对此次海雾个例的研究发现:(1) 使用水平分辨率为0.5 °×0.5 °的海温,已经可以较好地模拟华南沿海中尺度海雾的范围;(2) 随着大气边界层内垂直层次的增加,可以在一定程度上改善海雾垂直结构的模拟效果,主要表现为可以较好地模拟贴海面的逆温层结;(3) 模式可以较好地模拟海雾期间的向下短波辐射、向下长波辐射和感热通量。并对此次海雾过程模拟存在的问题进行了讨论。      

浙南沿海海雾特征分析

本文对浙南沿海海雾的气候特征、生消特征等进行分析,并对降水、风向风速、海气温度等要素和沿海海雾的关系进行分析和归纳。结果显示:2-6月份是浙南沿海海雾的多发季节;海雾和降水关系密切;西南暖湿气流的输送是海雾生成的必备环流背景;冷高压(冷空气)的东移南下、风力的增强和层结不稳定(如雷暴、闪电、强降水天气的产生)是浙南沿海海雾消散的主要条件。     

一次华南海雾过程的观测分析

针对华南粤西沿海出现的一次海雾过程,采用现场观测试验获取的数据,结合NCEP再分析数据,分析了此次南海北部海雾的大尺度环流背景、边界层结构以及雾的微物理特征.分析结果表明:这一海雾过程发生在春季西南低涡发展南下的天气背景下,大气底层有明显暖湿气流输送、而高层层结稳定;在西南低涡特殊的天气背景下,白天雾层较浅薄,夜间雾层向上发展;雾的微物理结构与雾层的发展有密切关系,在雾的初始阶段大水滴明显较多,而在雾层向上发展、垂直混合阶段,雾滴有明显的蒸发现象,雾滴具有局地特征.     

粤西沿海海雾天气气候特征及微物理结构研究

利用粤西12个测站2000-2010年常规气象资料及2010年3月湛江东海岛一次海雾过程观测数据,分析了粤西沿海海雾发生的天气气候特征以及湛江东海岛海雾的微物理特征。结果表明：粤西沿海年均雾日数呈西部（17．8d·a^-1）〉东部（7．7d·a^-2）〉中部（3．5d·a^-1）的特点;年际变化差异明显,除2008年外呈逐步升高趋势;年雾日数冬、春季多,夏、秋季少;一天中海雾大部分出现在02：00—08：00,这一时段雾生成的平均概率为50．8％;最多持续时间在1-3d内。海雾生成的综合气象条件主要为：气温15．025．0℃、3小时变压-3．5-2．5hPa、温度露点差0．0-2．0℃、多发风向为NNE-ESE或静风,风速≤7m·s^-1。成雾的天气形势可以分为高压型、低槽型、冷锋型、静止锋型和鞍型或均压场型5类。雾过程中各阶段能见度变化及雾滴谱分布差异较大,平均雾滴谱分布符合指数递减规律,谱型大体上呈“单峰”结构,整个滴谱明显偏向小滴一端,雾滴谱径主要出现在2～10μm。     

宁波海雾特征和预报着眼点

本文用1971—2011年石浦站资料及NCEP再分析资料,统计分析宁波各种强度海雾特征和合成分析其出现的天气背景。统计表明：海雾多发生于4—6月,主要出现在23时至次日11时,其中23时至次日02时最多,11时后消散。风力在2~3级的西南或东北风有利于海雾的发生。相对湿度在90%~95%,本站气压在990~1002 hPa时,海雾发生概率随着湿度的增加及气压的减小而增加,但对于能见度≤50 m的强浓雾来说,相对湿度和本站气压范围分别为92%~95%和990~999 hPa,且强浓雾随湿度及气压的增加而增加。宁波海雾通常出现在江淮气旋、冷空气影响前和梅雨锋中低涡东移前。合成分析表明：锋面雾一般形成于系统过境前2～3 d,局地上空西南暖湿气流影响时;或静止锋南侧,局地上空风速较小,且前期有充足水汽汇聚并导致湿层增厚;平流雾形成时上空位于西南涡前部,长时间西南暖湿气流输送,形成一定厚度和范围的湿度层,在该天气背景下,下垫面的气 海温差维持在0~1.5℃左右,露点 海表温差在-0.5~0℃上下。浓雾（强浓雾）的形成需在稳定的大气层结下,长时间深厚的暖湿气流里,同时来自北方的冷海流不断注入宁波沿海。此外,雾的强度与暖平流及海表冷平流的强度有较大关系。这些对宁波海雾及其强度的预报有较好指导作用。     

丹东附近海域海雾产生的条件及天气学预报方法

使用常规气象观测资料和NOAA-17,EOS/ODIS卫星遥感影像资料,应用个例分析与合成分析相结合的方法,分析了2001～2005年37个海雾个例,揭示了丹东附近海域海雾的变化规律和海雾形成期间的大气、海洋背景条件,研制出了天气学预报方法并对其预报能力进行了检验。     

GRAPES-TYM模式对我国东部近海海雾预报性能评估

基于2020年上半年我国东部近海站点观测资料和葵花-8卫星反演海雾产品对我国自主研发的GRAPES-TYM模式进行了海雾预报性能评估。点、面检验结果表明：模式48 h和72 h TS分别为0.40和0.36,黄海海雾预报性能最优,34°～37°N海域内大部分站点TS高于0.50。黄海海雾落区预报检验显示均压场形势下预报最准确,平均临界成功指数为0.35;气旋后部海雾多空报。2 m相对湿度预报偏差具有局地性特征,相对湿度低估的站海雾预报击中率、TS相对低,反之亦然。另外,模式对成雾相关气象要素预报误差相对小且对成雾有利时海雾预报基本正确;模式预报风向较实际风向偏东南,易出现冷偏差和湿偏差,虚假的有利温湿条件导致海雾空报。     

湛江地区一次冷锋型海雾微物理特征

利用2010年3月31日—4月2日冷锋天气系统影响下湛江海雾综合观测资料,分析了海雾的微物理特征及海雾过程中气溶胶粒子谱的演变特征。结果表明,海雾的生消与风场密切相关,海雾生成和发展与较强的ESE气流相联系,而弱的NE气流则会促使海雾减弱或消散。湛江海雾的雾滴数浓度为100~102cm-3,液态含水量为0.001~0.232 g·m-3,雾滴平均半径小于10μm,雾滴峰值半径多位于1.4μm。海雾雾滴谱分布以单调递减谱为主,谱宽超过20μm,且雾发展过程中雾滴谱谱宽存在突然增宽和迅速减小的现象。海雾过程中雾滴数浓度的变化主要是由半径小于5μm的雾滴数密度变化引起的。海雾过程对气溶胶粒子的湿清除效果并不显著,雾过程中粒径小于0.1μm和大于4μm的气溶胶粒子数密度显著减少,但在雾消散后又迅速恢复到雾发生前的水平。     

Microphysical characteristics of sea fog over the east coast of Leizhou Peninsula, China

Microphysical properties of sea fog and correlations of these properties were analyzed based on the measurements from a comprehensive field campaign carried out from 15 March to 18 April 2010 on Donghai Island (21°35’’N, 110°32’5’’E) in Zhanjiang, Guangdong Province, China. There were four types of circula- tion pattern in favor of sea fog events in this area identified, and the synoptic weather pattern was found to influence the microphysical properties of the sea fogs. Those influenced by a warm sector in front of a cold front or the anterior part of low pressure were found to usually have a much longer duration, lower visibility, greater liquid water content, and bigger fog droplet sizes. A fog droplet number concentration of N≥1 cm-3 and liquid water content of L≥0.001 g m-3 can be used to define sea fogs in this area. The type of fog droplet size distribution of the sea fog events was mostly monotonically-decreasing, with the spectrum width always being >20 μm. The significant temporal variation of N was due in large part to the number concentration variation of fog droplets with radius <3 μm. A strong collection process appeared when droplet spectrum width was >10 μm, which subsequently led to the sudden increase of droplet spectrum width. The dominant physical process during the sea fog events was activation with subsequent condensational growth or reversible evaporation processes, but turbulent mixing also played an important role. The collection process occurred, but was not vital.     

一个黄渤海海雾大气水平能见度算法

为了提高对黄渤海海雾天气海面大气水平能见度（以下简称“能见度”）的数值预报能力,利用黄渤海23个沿岸和岛屿测站2013—2017年雾天的地面观测数据,构建了基于湿度信息的能见度算法（A-F算法）,并将之应用于黄渤海海雾的能见度数值预报。结果表明,与常用的根据模式预报的云水含量诊断能见度的SW算法（Stoelinga and Warner,1999）相比,A-F算法表现更优,尤其可以诊断出被SW算法漏报的能见度为1～3 km的轻雾,说明A-F算法对黄渤海海雾天气能见度的数值预报具有一定应用价值。若将来加入浮标与船舶观测数据,可以进一步改进A-F算法能见度公式的具体形式;依据本文构建A-F算法的思路,可以发展适合其他海域的海雾天气能见度诊断公式。     

城市下垫面特性对辐射雾生消过程影响的数值研究

针对城市下垫面条件进行合理的参数设置,将城市影响引入辐射雾模式,并结合NCEP/ CFSv2(Climate Forecaset System Verison2)资料及常规气象观测资料,对2010年2月8日发生在上海宝山的一次辐射雾过程进行数值研究。结果表明:(1) 受城市地表影响,感热输送成为城市地表加热大气的主要方式;城市下垫面的湍流交换作用较强,近地面湍流交换系数最大可达2.0 m2/s;(2) 城市辐射雾的起雾高度比农村高,雾首先在32 m高度上形成,且雾顶可发展到150 m高度;上部雾形成的主要原因是长波辐射冷却引起的水汽凝结;而8 m以下气层雾形成的主要原因是重力沉降导致的含水量的累积。      

Fog Research in China： An Overview

Fog can adversely affect human activity directly and indirectly,resulting in large losses both in terms of the local economy and lives.Much effort has been devoted to studies of fog across many areas of China,and in that context this paper aims to summarize climatic characteristics and review fog field experiments and their major results relating to fog mechanisms,physical properties and chemical characteristics.Progress in the application of remote sensing techniques and numerical simulation in fog research are also discussed.In particular,the effects of urbanization and industrialization on fog are highlighted.To end,perspectives on future fog research are outlined.The goal of this review paper is to introduce fog research in China to the global academic community and thus promote international collaboration on fog research.This is important because most papers on fog in China are published in Chinese,which are unreadable for the vast majority of non-Chinese researchers.     

2003年夏季中国江南异常高温的分析研究

2003年夏季在中国江南出现了大范围异常高温天气,无论其绝对高温值、还是持续时间之长都创下了历史记录,给工农业生产及人民生活造成巨大损失.作者对异常高温发生的直接原因及其可能机制进行了初步分析,发现西太平洋副热带高压的极度持续偏强和西伸是直接原因,而西太平洋副热带高压形势的持续异常是多系统综合作用的结果.初步分析表明,热带太平洋一印度洋海温、中西太平洋跨赤道气流异常、平流层过程以及全球增暖的背景条件是其重要机制.     

A Comparative Analysis of Chemical Properties and Factors Impacting Spring Sea Fog over the Northwestern South China Sea

In the present study, we analyzed the chemical properties and factors impacting the sea fog water during two sea fog events over the northwestern South China Sea in March 2017, and compared our results with those of other regions. The sea fog water during these two events were highly acidic and their average pH was below 3, which was related to the high initial acidifying potential and large amounts of NO₃^- and SO₄^2- not involved in the neutralization ...     

我国华南3月份降水异常的可能影响因子分析

利用1951～2005年华南地区3月份的降水资料、NOAA海温资料、Ni?o3.4指数和NCEP再分析资料,分析了华南3月份降水异常与同期环流场、全球海温场的关系,从环流和海温的角度揭示了华南3月份降水异常的可能原因。结果表明,当华南3月份降水偏多(少)时,在对流层中低层,北太平洋海区存在气旋(反气旋)性环流异常,西太平洋及南海海面上存在反气旋(气旋)性环流异常,这样的环流异常有利(不利)于东南暖湿气流与北方东部异常冷空气在华南地区形成水汽辐合,导致降水显著增多(减少)。进一步的分析表明,ENSO和北印度洋及南海附近海温是影响华南3月份降水异常的重要外强迫因子,ENSO对华南3月降水异常的影响是通过影响春季西太平洋副热带高压和低层风场异常实现的,而北印度洋及南海附近海温对华南3月降水异常的影响则是通过垂直环流场异常和低层风场以及西太平洋副热带高压异常来实现的。     

东北冷涡研究概述

简述了东北冷涡的形势特征、气候特征、天气特征与强对流特征;回顾、综述了东北冷涡形成、发展、维持、消退期的研究成果,特别是东北冷涡强对流特征的研究进展;讨论了东北冷涡强降水、强天气等预报业务的难点及其研究方面存在的问题。认为：需要依靠现代雷达、卫星等观测设备和数值模拟手段,加强东北冷涡暴雨及强天气机制研究,提高东北冷涡天气的预报水平。     

Evaluation of the Global and Regional Assimilation and Prediction System for Predicting Sea Fog over the South China Sea

In the South China Sea, sea fog brings severe disasters every year, but forecasters have yet to implement an effective seafog forecast. To address this issue, we test a liquid-water-content-only(LWC-only) operational sea-fog prediction method based on a regional mesoscale numerical model with a horizontal resolution of about 3 km, the Global and Regional Assimilation and Prediction System(GRAPES), hereafter GRAPES-3 km. GRAPES-3 km models the LWC over the sea, from which we infer the visibility that is then used to identify fog. We test the GRAPES-3 km here against measurements in 2016 and 2017 from coastal-station observations, as well as from buoy data, data from the Integrated Observation Platform for Marine Meteorology, and retrieved fog and cloud patterns from Himawari-8 satellite data. For two cases that we examine in detail, the forecast region of sea fog overlaps well with the multi-observational data within 72 h. Considering forecasting for0–24 h, GRAPES-3 km has a 2-year-average equitable threat score(ETS) of 0.20 and a Heidke skill score(HSS) of 0.335,which is about 5.6%(ETS) and 6.4%(HSS) better than our previous method(GRAPES-MOS). Moreover, the stations near the particularly foggy region around the Leizhou Peninsula have relatively high forecast scores compared to other sea areas.Overall, the results show that GRAPES-3 km can roughly predict the formation, evolution, and dissipation of sea fog on the southern China coast.     

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。