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。     

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。     

雨后两次强浓雾的爆发性增强过程

2015年12月在南京市郊进行雾的外场综合试验,观测得到20—21日雨后两次强浓雾的爆发性增强过程。利用常规气象资料、边界层廓线、雾滴谱等,分析此次典型雾过程的天气背景和边界层结构特征,探讨雾爆发性增强的原因。结果表明:雨后地表及近地层高湿环境为雾的形成提供了充足的水汽,南京冬季冷高压控制下稳定的天气层结,以及夜间的辐射冷却作用,极有利于辐射雾的产生。而雾的爆发性增强,主要和降温与增湿有关。晴天夜间地表向上长波辐射增强引起的强降温,日出后地面的强蒸发作用使得近地表水汽增多,都可直接引起雾的爆发性变浓。强的贴地逆温层的形成是雾爆发性增强的关键,易于近地面水汽的积累。而超低空急流的产生,有利于加速逆温层的贴地增强。     

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。     

藏北一次局地爆发性浓雾特征与成因分析

利用那曲市色尼区常规气象观测资料,结合NCEP（1°×1°）、Era5（0.25°×0.25°）再分析资料,从天气学角度对2019年4月10日藏北一次浓雾天气的形成机制、物理结构特征以及局地性爆发的成因进行诊断分析。结果表明：此次浓雾具有局地爆发性特征;前期积雪融化的水汽蒸发配合风场辐合作用,为此次大雾的形成提供了水汽条件;500 hPa环流背景及边界层内上层暖平流与下层冷平流配置,为大雾的形成提供了弱风与稳定层结条件,从而雾得以发展且维持;夜间少云,地表净辐射加强,降温冷却作用导致水汽达到饱和状态,利于水汽凝结形成无数悬浮于空气里的小雾滴;近地层风速小、逆温及下沉运动使水汽不易向高空扩散,在相对有限的空间内水汽大量汇聚,导致大雾爆发性发展;大雾的局地性与特殊地形关系密切。     

北京一次浓雾过程的边界层结构及成因探讨

利用逐小时地面加密观测资料、系留气球探空资料、常规观测资料、NCEP再分析资料等对2004年11月30日至12月1日发生在北京的一次浓雾过程进行了分析。结果表明:浓雾过程发生在边界层有浅槽东移,地面为均压场、微风、入夜后迅速辐射降温的条件下;浓雾生成前、后近地层维持辐合区,有利于水汽的聚集;在浓雾发生发展的不同阶段,边界层中逆温层、湿度和风的分布是有差别的;从动力学的角度对温、湿场结构的形成原因进行了初步探讨,指出了与其它辐射雾的不同点。     

江苏一次冬季强浓雾天气持续和消散诊断分析

本文利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料及加密自动气象站资料对2006年12月24—27日江苏省持续了4 d的大雾天气进行分析,重点对强浓雾天气的持续和消散特征进行了诊断研究。结果表明:此次雾在辐射降温条件下形成,在暖平流作用下辐射雾转为平流雾并且增强;暖湿平流为雾的发展提供了有利的水汽和热力条件;中高层辐合下沉增温和低层弱上升运动,使得逆温层稳定维持,是浓雾持续不消有利的动力条件;雾消散阶段,低层正涡度平流南下,使大气层结出现位势不稳定,伴随着冷空气入侵,辐散下沉,垂直运动相应增大,逆温层彻底被破坏,动力和热力条件相配合最终导致雾消散。     

华北一次浓雾过程爆发性增强的微物理特征

基于华北雾-霾综合观测试验资料,分析了2011年12月4日河北涿州一次浓雾过程爆发性增强的微物理特征及形成机理。结果表明：此次浓雾过程除具有均压场、地面辐射降温、逆温层、静稳天气等特征外,还具有雾微物理过程出现爆发性增强的特征,10 min内,小雾滴浓度显著增加,含水量增大了3个量级,雾滴谱由15 μm拓宽到35 μm,能见度由500 m骤降至70 m。夜间地面长波辐射冷却效应导致近地层雾的形成,而近地层雾的形成反过来快速地增强了地面长波辐射冷却效应,促使大量小雾滴的形成和碰并过程的产生,这是一种正反馈效应;大量雾滴形成释放的潜热,促使雾体抬升和向下长波辐射增强,又使地面长波辐射冷却效应减弱,产生负反馈效应。相对于南京辐射雾过程,此次涿州浓雾的小雾滴粒子数浓度高,液态水含量明显偏小,这与华北高浓度气溶胶和弱水汽输送有关。     

2019年1月陕西关中平原一次持续性浓雾天气特征及其爆发性增强成因分析

选用气象自动观测站5 min加密观测资料、探空秒级资料、风廓线雷达资料及欧洲中心ERA5逐小时再分析资料,对2019年1月10—12日陕西关中平原一次持续性浓雾天气的环流形势、生消演变特征及其爆发性增强成因进行分析。结果表明：此次浓雾过程具有强度大、持续时间长、多地爆发性增强的特征。雨后的高湿环境,为此次浓雾过程提供了有利的水汽条件;稳定维持的强逆温层,使大量水汽积聚在近地表不易扩散,为此次浓雾的爆发增强和持续提供了有利的层结条件;关中平原特殊地形作用形成的风场辐合,使水汽充分凝结,有利于强浓雾的发展。触发因子是此次浓雾多地短时爆发性增强的可能原因,如风向的突然转变和近地面冷空气回流等。浓雾爆发增长前静稳指数的提前跃增,静稳天气背景条件下925 hPa高度以下近地面东风回流,可作为该地区大雾爆发增强的参考指标。     

济南市一次持续大雾过程分析

利用常规气象观测资料对2007年12月20-23日济南市一次持续大雾天气过程的大尺度天气背景、地面气压场、温度对数压力图以及单站气象要素进行了分析,结果表明:雾是在稳定的大气层结下出现的天气现象,根据大气稳定层结的状况及变化,可以判断大雾天气的有无及生消时间;近地面逆温和低空逆温同时存在,表明大气层结非常稳定,近地面逆温有利于近地面层水汽积累,低空逆温使近地面层水汽不易扩散而聚集,有利于近地面层维持潮湿,持续几天出现大雾;连续几天大气层结都处于稳定状态,地面风力很小,这些都限制了近地面层的水汽向外耗散,底层相对湿度较大,为大雾的形成提供了充沛的水汽条件.     

中山市一次大雾天气过程的成因诊断

利用Micaps资料、NCEP再分析资料和中山市紫马岭观测站的逐时整点能见度、气温、相对湿度、风等资料,对2012年2月29日—3月3日发生在中山市的一次平流雾天气过程进行分析,结果为：（1）该次大雾过程是在下垫面温度较低、温度露点差在1℃以下,相对湿度在90％～95％,风速较小等气象条件下形成的;（2）近地面层弱辐合、中低层弱辐散的散度场配置,低层暖湿平流的增湿作用,以及逆温层的存在均为大雾的形成和维持提供了有利条件;（3）冷空气势力减弱,地面开始增温导致逆温层破坏、水汽不饱和使能见度迅速回升,大雾天气结束。     

宁波一次罕见持续重度污染事件的成因分析

2013年12月1—10日宁波市出现历史罕见持续性重度污染事件。基于常规天气观测、浙江省自动气象站、宁波慈溪边界层风廓线雷达和凉帽山岛370 m高塔、宁波市和舟山市污染物监测等资料,应用美国NOAA HYSPLIT4模式进行粒子后向轨迹分析,并将CALMET诊断模式应用到WRF中尺度数值模式输出,对本次污染发展和消散过程宁波市3 km以下气象要素进行精细化诊断分析,计算通风系数。结果表明：（1）合适的环流背景是污染发展和持续的主要原因。气溶胶粒子浓度升高过程中有3次弱冷空气影响,主要表现在800 m以上层次,为粒子的输送提供了好的动力条件,却又不影响边界层风速和稳定性。弱冷空气间歇期风力弱,风向快速变化,利于粒子的循环滞留。（2）污染发展和持续阶段宁波市区3000 m以下持续弱下沉气流,夜间边界层高度低,200 m以下存在明显逆温层,导致气溶胶粒子在低层的堆积和能见度的降低。（3）污染发展和持续阶段夜间通风系数均小于1 m²/s,扩散条件很差,而污染消散阶段通风系数明显增大。没有外源性粒子输入时,通风系数与气溶胶粒子浓度成负相关。     

一次黄海海雾成因分析及数值模拟试验

根据GOES-9(Geostationary Operational Environmental Satellite）可见光卫星云图和韩国济州岛探空资料等,利用RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模式（6.1版）对2009年3月17-18日发生在黄海海域的一次大风条件下出现的海雾天气进行模拟。结果表明：与卫星云图所显示的雾区范围相比,模拟结果对海雾的生成、发展、移动都有较好吻合;云水混合比是影响大气水平能见度分布的主要因子,云水混合比大值区主要集中在距地面300 m以下的低空;雾区存在几个云水混合比大值区,并分布在不同的高度,说明海雾的团状不均匀结构;海上平流雾常发生在风速较大的情况下,RAMS模式对此具有一定的模拟能力。     

江苏地区雨雾天气特征及成因研究

利用2010—2016年江苏地区雨雾观测资料,对雨雾天气类型分型、气象要素变化以及成因机制等进行了分析。结果表明：江苏地区雨雾天气类型主要分为倒槽型、冷锋前部型、高压底部型,其中倒槽型发生频率最高;低气压、高湿度、低风速、风向由偏东风或东南风转为偏北风以及前期较高的气温等是雨雾形成的重要气象条件;雨雾形成时江苏地区925 hPa上正变温转为弱的负变温,说明弱冷空气促使了雨雾的发生;边界层低层的弱冷平流有利于水汽凝结和逆温形成,逆温最强时段对应能见度最低阶段;雨雾过程中边界层低层上升、下沉运动均可存在且垂直速度较小。     

2011年12月3-7日山东省连续大雾分析

利用2011年12月1-7日的常规探测资料和NCEP再分析资料,采取诊断分析的方法,分析了山东省大范围连续性大雾产生的天气背景、温湿条件和大气层结等特征。结果表明：此次连续大雾发生在稳定的大气层结下,高空中纬度环流平直,地面气压场上表现为从东西伯利亚到华南一个庞大的变性高压区（山东处于高压的中部）,天气形势稳定;在高分辨率可见光云图上,大雾图像顶部较光滑、边缘较清晰,在红外云图上特征不明显;近地面层是弱的东到东北风（风力在2 m·s^-1以下）,既有利于海洋上暖湿气流的平流输送,也为较冷的下垫面的建立创造了条件;大气边界层湍流活跃,湍流动力垂直输送明显;大雾初期低空有明显的逆温层,天气状况较好,辐射降温明显,大雾性质以辐射雾为主,中后期是暖湿空气平流到温度较低的下垫面上时冷却而形成,以平流雾为主。     

江苏地区连续性雾霾天气的污染物浓度变化和特征分析

针对2013年1月江苏淮安地区发生的一次连续性雾霾天气过程,分析该天气过程中PM10和PM2.5的质量浓度演变特征、能见度与气象要素之间的关系、中低层环流特征以及污染物来源。结果表明:雾霾期间PM10和PM2.5质量浓度最低值出现在05:00至07:00(北京时间,下同)和13:00至17:00,最高值出现在21:00至23:00,PM10和PM2.5质量浓度并非同时达到极大值;持续变化较小的气压梯度、较低的风速、相对湿度的增大以及PM2.5和PM10质量浓度的增高是雾霾发生发展的必要条件;能见度与气压、相对湿度、PM2.5质量浓度的相关性较好,建立回归方程,对能见度的整体变化趋势拟合效果较好;高空环流形势平稳、中低层的暖平流、持续稳定少动的地面高压场分布为雾霾天气的持续发生发展提供了有利的形势背景;稳定的层结结构、中低层偏东及偏东北方向气团的输送、本地污染源以及严重的空气污染是此次过程中能见度偏低、霾天数较多的主要原因。     

江苏地区夏季一次辐射雾的数值模拟及生消机理分析

利用地面观测资料、秒级探空资料结合WRF中尺度数值模式,对2016年6月25—26日江苏南部地区一次影响范围广、持续时间长的罕见辐射雾过程进行了数值模拟分析。结果表明:(1)雾区范围和气象要素数值模拟结果与实况基本一致;(2)低层超薄超强逆温为此次夏季雾的形成、发展和维持提供了稳定条件;(3)成雾前江苏南部地区白天出现的降水是夜间浓雾形成的重要水汽来源;(4)夜间地表辐射冷却作用是浓雾形成的重要因素;地面风速稳定低于2 m·s^-1,有利于浓雾的维持;日出后随着短波辐射增强风速增大、稳定层结破坏促使浓雾减弱消散。     

哈尔滨秋季一次持续性重污染过程分析

利用气象与环境监测数据,结合后向轨迹和秸秆焚烧火点监测资料,从环流形势、气象要素、污染源和污染传输特征等方面,对哈尔滨2017年10月18-20日持续性重污染天气过程进行分析。结果表明：这次重污染过程连续48 h为重度或严重污染,首要颗粒物为PM_2.5,PM_2.5平均浓度为438 μg·m^-3,局地PM_2.5浓度高达1487 μg·m^-3。重污染过程分为两个阶段,每个阶段主要污染物呈双峰分布。在重污染过程中,高空环流平直,浅槽前暖平流占主导地位,地面为弱低压均压场控制。地面风速小,平均风速仅为1.5 m·s^-1,风速≤ 1.5 m·s^-1静小风频率为71%,风场辐合,有利于污染物积聚。在重污染发展的过程中,地面相对湿度（RH）增大有利于颗粒物吸湿增长和污染加剧;在重污染减弱的过程中,PM_2.5浓度减少至每阶段谷值时间比RH减小至谷值时间滞后4-5 h。在边界层内有逆温层顶高为200 m左右、逆温强度>2.0℃·（100 m）^-1的贴地逆温层,层结稳定,垂直扩散条件差。污染物主要来源于秸秆焚烧,其次来源于取暖燃煤。静稳气象条件下本地污染物积累叠加远距离较高浓度的秸秆焚烧污染物输送导致哈尔滨这次重污染过程。     

A Heavy Sea Fog Event over the Yellow Sea in March 2005： Analysis and Numerical Modeling

In this paper, a heavy sea fog episode that occurred over the Yellow Sea on 9 March 2005 is investigated. The sea fog patch, with a spatial scale of several hundred kilometers at its mature stage, reduced visibility along the Shandong Peninsula coast to 100 m or much less at some sites. Satellite images, surface observations and soundings at islands and coasts, and analyses from the Japan Meteorology Agency （JMA） axe used to describe and analyze this event. The analysis indicates that this sea fog can be categorized as advection cooling fog. The main features of this sea fog including fog area and its movement axe reasonably reproduced by the Fifth-generation Pennsylvania State University/National Center for Atmospheric Research Mesoscale Model （MM5）. Model results suggest that the formation and evolution of this event can be outlined as： （1） southerly warm/moist advection of low-level air resulted in a strong sea-surface-based inversion with a thickness of about 600 m; （2） when the inversion moved from the warmer East Sea to the colder Yellow Sea, a thermal internal boundary layer （TIBL） gradually formed at the base of the inversion while the sea fog grew in response to cooling and moistening by turbulence mixing; （3） the sea fog developed as the TIBL moved northward and （4） strong northerly cold and dry wind destroyed the TIBL and dissipated the sea fog. The principal findings of this study axe that sea fog forms in response to relatively persistent southerly waxm/moist wind and a cold sea surface, and that turbulence mixing by wind shear is the primary mechanism for the cooling and moistening the marine layer. In addition, the study of sensitivity experiments indicates that deterministic numerical modeling offers a promising approach to the prediction of sea fog over the Yellow Sea but it may be more efficient to consider ensemble numerical modeling because of the extreme sensitivity to model input.