一次持续性大雾边界层结构特征及诊断分析

2010年11月30日至12月2日,冀中南部及天津地区出现了一次大范围的大雾天气,持续时间长达3 d,其中石家庄浓雾持续时间长达34 h,强浓雾持续时间7 h。利用加密自动站、天津市250 m气象铁塔梯度观测资料,结合常规气象资料和NCEP/NCAR再分析资料,对连续性大雾边界层结构特征以及大雾的形成、发展维持和消散进行了诊断分析。研究得到:大雾形成前期地面持续东风,有利水汽的聚积;当地面风向转为偏北风时促进水汽凝结,致使大雾形成,大雾形成后再次转为长时间偏东风有利大雾的维持和加强;850 hPa以下西南暖湿气流和近地面层逆温的长时间维持,是平流大雾持续的主要原因;低层3支水汽的输送及850 hPa的西南急流重建直接导致了强浓雾形成。大雾维持加强期间,边界层风速为1~2 m·s~(-1),尤其是强浓雾期间,风速仅为1 m·s~(-1);当边界层4 m·s~(-1)以上西北风速从250 m逐渐下传至地面时,逆温层破坏,大雾天气结束。     

温泉县一次持续性大雾天气成因分析

通过分析2005年初春新疆温泉县出现的一次较罕见的持续性大雾天气发现:由于气温迅速回升、冬季偏厚的积雪迅速融化,在特定的天气形势及本地特殊的地形地貌影响下,水汽长时间达到饱和是此次大雾天气持续存在的主要原因。     

山东一次持续性平流辐射雾过程特征及成因分析

2017年1月1—5日,山东出现了一次大范围的平流辐射雾过程。利用山东地区自动气象站观测资料、青岛探空站资料、风廓线雷达资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过分析此次连续大雾过程的大尺度环流背景场、温湿场特征,地面、高空气象要素条件,揭示了其形成原因、维持机制和消散机理。结果表明：中高纬度平直的大气环流、静稳的垂直结构是此次大雾形成的背景条件;水汽输送阶段变化造成的低层水汽浓度变化是大雾阶段变化的原因;两次弱低槽冷锋过程显著增加了雾的强度和范围,也使雾的性质由平流雾变为辐射雾。当低层水汽持续减少,中低层东风气流增强并破坏了大气的稳定层结时,大雾逐渐消散。     

北京地区一次持续性大雾的宏观物理特征

通过分析北京地区2004年11月30日和12月2日出现的两场大雾生成的天气背景,大雾生成阶段和消散阶段的温度、湿度、气压和风场特征,探讨北京地区大雾的宏观物理特征。所用数据资料是通过系留气球探测所得,分析了气象要素的廓线和时间剖面图特征,从而得到了北京地区有雾生成时的天气背景特征;辐射雾与平流雾的能见度变化区别,雾生成时、持续阶段及雾消散前温度场、湿度场的变化特征;逆温层在辐射雾和平流雾中的形成原因和作用都不同;比湿值增大是判断有暖湿平流带来水汽的重要指标;气压变化平稳、缓慢,使强对流没有发生,逆温层不能被冲破,雾能长时间维持。     

2014年初许昌市两次持续性大雾天气过程分析

利用常规气象资料和NECP1°×1°再分析资料对2014年1月14—18日和1月30日—2月2日两次持续性大雾天气过程进行了诊断分析。结果表明:两次过程均存在平流雾、辐射雾以及平流-辐射雾,高空冷空气入侵南下是两次大雾天气结束的原因;大雾期间,高空环流形势较为稳定,地面气压梯度较小,大气层结存在不同程度的逆温,有上干下湿的特征;当有辐射雾出现时,地面受均压场控制,风速为1~3m/s,整层均为西北气流;有平流雾时,地面受单一气压场控制,风速为4~6 m/s,特别是低层存在暖湿气流的输送,近地面存在弱辐合上升,对流层中层存在弱辐散下沉;能见度与温度露点差基本存在同位相变化,与相对湿度存在显著的反位相变化。     

华北平原一次大雾天气过程的数值模拟

应用非静力平衡中尺度模式MM5V3,模拟分析了2005年11月19-21日发生在华北平原的一次大雾天气过程.结果表明,本次大雾是发生在相对稳定的大气环流背景下的辐射雾.模拟的天气形势与实况基本一致,模拟雾在范围、强度、生消时间等方面基本反映了实际大雾的生消变化规律.近地层逆温的维持和充沛的水汽条件对雾层长时间维持起着重要作用.诊断分析表明,大雾维持期间,雾区近地面层处在弱的水汽辐合区;900 hPa以上为辐散区和负涡度区,整层大气中下沉运动占主导,大规模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,有助于边界层内形成逆温;冷暖平流的作用也有助于逆温形成;地面和大气的长波辐射冷却,是最主要的降温因子;太阳短波辐射是导致大雾减轻及日变化的主要原因.     

华北平原一次持续性大雾过程的成因分析

利用台站加密观测资料和NCEP再分析资料,对2004年11月29日～12月3日华北平原一次持续性大雾天气过程的大尺度天气背景、大雾动力和热力结构特征及其演变、辐射冷却作用等进行了计算和分析,揭示了大雾过程的形成和维持机制。结果表明：在中高层暖性高压脊及地面变性冷高压稳定维持的大尺度背景条件下,地表净辐射引起的近地层冷却是大雾过程的触发和加强机制;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是大雾长时间持续的原因;伴随冷空气南下的偏北大风是驱使女露消韵的动力因子．     

2018年春节期间琼州海峡持续性大雾监测分析

2018年春节期间,琼州海峡持续6 d（2月15—20日）有雾,最低能见度不足200 m。主要从气象卫星监测上分析此次琼州海峡持续性海雾的时间演变特征,并从大气海洋条件分析形成持续性海雾的原因,得出如下结论：1）2018年2月华南东侧西太平洋海面温度较常年同期偏高,有3个暖海面温度距平中心,为持续性大雾提供暖湿气流;2）此次持续性大雾过程琼州海峡位于均压场,但西南低涡起着辅助的作用,致使海洋性的南风在边界层抵御了干燥的大陆性气团,利于维持边界层的湿度;3）低层流场为暖湿气流,925 hPa近地面湿层上空有一个干中心维持,“上干下湿”的湿度层结有利于海雾维持和向上发展形成一定厚度的海雾;4）低云增加和弱降水是使18日全天海雾得以维持的重要因素。     

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。     

黄渤海一次持续性大雾过程特征和成因分析

利用日本MTSAT1R卫星数据、常规地面和高空观测数据、NCEP FNL客观再分析资料和NEARGOOS（NorthEast Asian Regional Global Ocean Observing System）的海表温度（SST）数据,分析了2010年5月31日至6月5日发生在黄渤海及周边地区的一次持续性海雾天气的形成、维持、消散特征及其物理机制。结果表明：大雾形成前低层水汽非常充沛,入海变性冷高压的稳定维持为这次持续性海雾过程提供了有利的背景条件,海雾在夜间辐射冷却作用下形成;大雾期间黄渤海     

中国东部一场持续性大雾的诊断分析

利用常规资料及NCEP 1°×1°的6小时再分析资料对2007年12月18-23日中国东部大范围大雾进行诊断分析,结果表明:逆温层的高度及强度与雾的浓度关系密切,弱的冷暖平流均有利于产生雾,但是温度平流在近地面一定高度迅速逆转使得温度层结由不稳定转为稳定更利于浓雾产生.边界层在低层辐合上升和高层辐散下沉的界面中形成逆温层,是浓雾产生的重要因素.     

一次中国东部大范围强浓雾的传播与扩展机制分析

本文利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料对2016年12月31日至2017年1月4日中国东部持续近5天的大范围强浓雾过程进行了分析,重点对强浓雾的传播与扩展机制进行了诊断研究。结果表明:这次浓雾过程以1日晚间冷高压南下为分界点,在高压南下之前强浓雾范围局限于河北中南部,高压南下之后,强浓雾增强并大范围传播,影响江苏、安徽、河南、河北、山东等多个省。冷高压南下导致低层逆温层加强,逆温区范围扩大,是强浓雾得以大范围传播的重要条件。由海上经江苏、安徽、河南至河北的水汽平流输送则为浓雾的大范围传播提供了充足的水汽条件。     

华北平原近45年气候变化特征分析

为研究华北平原气候时空变化特征,选用华北平原53站1961—2005年逐日气象资料,采用趋势分析法分析华北平原主要气候要素时空演变特征,利用M-K突变检验法确定气候要素突变年。结果表明:年平均气温升高趋势明显,尤其是20世纪90年代以后;降水量总体变化趋势不明显,20世纪80年代中后期开始,由多雨期转为少雨期;近45年来华北平原的气候经历了一个"冷湿-暖干"的变化过程;年日照时数减少趋势明显。华北平原增温主要在1—4月;降水量在多雨的4月、7、8月减少趋势明显;光照变差的主要原因是夏季和冬春季日照时数的减少。空间上,南北之间温差呈减小趋势,而降水量和日照时数之差则相反。气温升高使得积温增加,热量资源更加丰富。     

华北地区平流雾过程湍流输送及演变特征

利用2006年2月在天津市南部地区开展的大气湍流观测资料, 分析了平流雾生消过程中湍流输送及演变特征。结果表明: 平流雾生消过程中, 大气稳定度参数数值主要集中在弱不稳定到弱稳定范围内, 且多呈现弱不稳定状态。雾前, 大气呈弱不稳定状态, 热量的垂直和水平输送短时加强, 且水平输送较垂直输送更显著; 雾生成初期, 大气呈弱稳定层结, 湍流动量和热量的垂直及水平输送均很弱; 雾中, 大气多呈弱不稳定状态, 稳定度参数、 动量、 热量及水平与垂直热通量之比值随时间均呈多峰形振荡, 随着雾的消散, 大气由弱不稳定逐渐演变为稳定状态; 雾后, 低层大气再次呈现弱不稳定层结特征, 动量和热量输送呈单峰形日变化特征。平流雾生消过程中, 热量的水平输送随不稳定度增强而迅速减小; 大气呈稳定层结时, 热量的水平输送显著大于垂直输送, 其比值约为2。同时, 摩擦速度、 水平与垂直热通量之比值呈多峰形振荡, 振幅分别可达1.2 m/s及50。     

The 3D-Var Data Assimilation Experiments on a Dense Fog Event over the Central Plain of China

Nonhydrostatic mesoscale WRF and its 3D-Var system are used to study a dense fog event occurring in 13-14 January 2006. Three different observation data sets including GTS （Global Telecommunication System）, AMDAR （Aircraft Meteorological Data Relay） data, and 9210 data are assimilated into the initial analysis fields in experiments. Experiments with three different assimilation time intervals （1, 3, and 6 h） are also carried out. Three experiments with different data sets have all modified the temperature and humidity field of initial fields, and therefore show an obvious positive effect on fog simulation. Further study indicates that the humidity and stability of boundary layer are improved obviously in assimilation experiments, although different data sets make different contribution to the analysis fields. The multi-time assimilation cycle experiments show that the analysis increment in experiment with l-h interval is more realistic than that with 3- and 6-h intervals.     

华北平原对流风暴的个例分析

应用较详细的卫星云图,多普勒雷达和探空资料对一次强对流风暴进行了综合分析研究,得出了具有一定特色的对流单体组合与垂直结构图象。     

天津城区大雾过程近地面层特征研究

地面倒槽、华北地形槽和地面弱高压是天津冬季雾日多见的地面气压系统。为了解雾事件在上述三种天气系统下近地面层气象要素的演变规律,利用天津市250m气象铁塔梯度观测和常规气象观测资料,分别选取2002、2003和2004年相应气压场下的雾个例,比较分析了冬季雾天近地面层结构及低层水汽分布特征。结果表明:(1)三种天气系统条件下,均存在近地层逆位温层结和增湿现象,近地面40m以下高度为弱风。(2)地面倒槽形势下的平流雾过程中,逆温层结稳定且厚达千米,近地层呈多层逆温或弱逆位温层结;80m以上,雾前风力较强,雾中风力较弱;低空各层水汽显著上升时间提前于起雾时间约15h,且日夜增速持续均匀,雾中呈现出逆湿特征,雾顶超过250m。(3)华北地形槽和地面弱高压下的辐射雾过程中,日落后近地面浅薄逆温层结生成并于05时(北京时间,下同)左右达最强,日出后减弱,于11时左右消散;仅夜间近地层水汽显著增加,且塔层250m逆温强度达到3.0℃时才开始出现,距起雾时间约2～9h;雾形成后,逆温层底抬升,雾体中逐渐演变呈不稳定层结;雾中呈现下湿上干特征,雾厚分别为80m和60m左右。(4)华北地形槽和地面弱高压下的风廓线演变规律有显著差异,即前者80m以上6m.s-1左右南风和北风呈规律性日变化转换特征,而后者250m低层大气恒为弱风控制。     

气候变化与清代华北平原动乱事件关系分析

以《清实录》为历史数据源,以事件频次（县次/年）为代用指标,重建清代（1644—1911年）华北平原动乱事件序列。结果表明：世纪/年代尺度上的冷期或降温阶段的动乱频次高于暖期或升温阶段;干旱事件对动乱的触发作用比洪涝明显,干旱指数与动乱频次显著正相关,19世纪3次大规模农民起义均发生在极端旱灾背景下。上述对应关系在不同时间尺度上的显著程度有所不同,较短时间尺度（年代/年）上的规律在清代早期不明显,从18世纪末开始,随着人-地矛盾的激化逐渐明显,其程度随时间推移而加强。