2018年冬季海洋天气评述

2018年冬季（2018年12月—2019年2月）大气环流特征为：北半球极涡呈单极型分布,主体位于北冰洋上空偏向亚欧大陆一侧。12月,亚洲中东部中高纬环流经向度较大,利于冷空气南下;2019年1—2月,环流经向度减小,中高纬地区以纬向环流为主,冷空气势力减弱,东部及南部海区海雾过程增多。我国近海出现了17次8级以上大风过程,其中冷空气大风过程有13次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程有2次,冷空气与热带气旋共同影响的大风过程有1次, 温带气旋大风过程有1次。我国近海浪高在2 m以上的海浪过程有14次,2 m以上大浪的天数共计64 d。冬季共有10次比较明显的海雾过程,多在北部湾附近海域,出雾时间集中于夜间至早晨。南北海域海面温度之差为21～28 ℃,海面温度整体呈下降趋势。西北太平洋和南海有3个热带气旋活动。     

济南一次平流辐射雾的微物理结构及演变特征

受静稳天气影响,2017年1月3—6日我国华北、黄淮、长江中下游以及华南等中东部地区出现了大范围的持续性大雾天气,其中济南70 m以下的低能见度天气持续了6 h之久,最低能见度只有51 m。利用布设在山东省气象局院内的FM-120雾滴谱仪观测的微物理资料、自动气象站加密观测等资料,分析了此次浓雾天气过程的微物理结构,讨论了雾在4次"发展—减弱"过程中的主要特征,研究了雾在不同发展阶段以及爆发性增强期间的演变规律,探讨了雾的成因以及爆发性增强的原因。     

济南冬季雾微物理结构特征

2016年12月19日—2017年1月9日,受静稳天气影响,济南接连出现了10次大雾天气过程,期间最低能见度不足50 m。利用10次冬季雾过程收集的雾滴谱资料、自动气象观测站加密资料、NCEP/NCAR再分析资料以及常规气象资料,分析了济南冬季雾期间的环流背景、雾类型以及微物理结构特征等。结果表明：济南冬季雾中以小滴为主,直径8 μm以下的小滴占总数的88%以上,小滴数与数浓度具有较好的线性关系;谱型有“单峰窄谱”和“多峰宽谱”之分,“单峰窄谱”雾谱宽不超过13 μm,小雾滴所占比例很高,液态含水量与数浓度具有较好的线性关系,各微物理量较小,“多峰宽谱”雾平均谱宽在34 μm以上,液态含水量与直径12 μm以上的大滴数具有较好的线性关系,各微物理量较大;平流辐射雾的数浓度和液态含水量最大,辐射雾次之,蒸发雾最小;冬季雾具有明显的地域性特征,与南京和上海相比,济南冬季雾数浓度明显偏小;辐射雾和平流辐射雾中液态含水量偏小1～2个数量级,且谱宽明显偏窄。     

上合组织青岛峰会期间海雾维持和消散阶段的环境场特征

利用常规观测、地面加密自动站及NCEP再分析资料,针对上合组织青岛峰会的气象服务过程,对海雾维持和消散两个阶段的气象要素特征进行了分析。结果表明：1）当能见度低于1 000 m时,相对湿度为99%,能见度介于1 000～2 000 m之间时,相对湿度为95%～99%。2）近地面层30°N以北黄海海域持续吹东南风,并在青岛形成水汽辐合中心,有利于青岛形成海雾;当东南风转为东北风,水汽辐合中心减弱或消失时,海雾趋于消散。3）在海雾维持阶段,逆温层最低高度稳定在980 hPa以下,总逆温差逐渐增强,逆温梯度跃升与海雾强度增强同步;最大逆温层厚度和逆温层总厚度下降12 h后海雾逐渐减弱,逆温层最低高度上升时能见度也随之上升。4）白天逆温层之上为下沉运动,之下为上升运动,夜间700 hPa之下均为上升运动,且上升运动中心位于逆温层之下,这种垂直结构有利于逆温层和海雾的维持;当逆温强度减弱,垂直运动穿越逆温层贯穿700 hPa以下对流层时,海雾趋于消散。     

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。     

大雾临近预报中高密度能见度数据应用

采用2011—2016年合肥地区高时空分辨率的能见度观测数据,分析能见度空间分布特征及大雾生消过程中的能见度变化特点。结果表明:能见度多呈现正态分布且分布相对均匀,有雾时正态分布比例明显下降,非均匀性明显增加;大雾过程中平均能见度变化趋势较为稳定有利于临近预报,而空间最低能见度对临近预报有指示意义;大雾过程中空间变差系数多有明显增加,大雾开始形成和消散阶段空间差异性较大;历史回算表明,利用高密度能见度数据的空间分布和趋势外推,较实际预警发布时间平均提前约1.9h。     

1981–2020 winter ozone trends,Erzgebirge, Central Europe

Tropospheric ozone (O₃) acts as greenhouse gas and air pollutant. Over the last 100 years, tropospheric O₃ levels increased above background by factor 2.5 in the northern hemisphere and by factor 3–4 across Europe. The gas poses a potential risk to forest ecosystems in many mountain areas. There, O₃ concentrations result from long-range transport and are influenced by removal processes (dry deposition, gas phase and cloud removal, reduction on wet aerosols). Most trend studies analyzed annual-mean concentrations. We focus on winter O₃ trends at high altitudes in the German/Czech Erzgebirge (period 1981–2020) to avoid major noise from photochemical reactions and to better explain recent O₃ behavior in Central Europe. Hourly air quality and meteorological data from four stations (Carlsfeld, CAR; Fichtelberg, FIB; Schwartenberg, SWB; Zinnwald, ZIW) were used to analyze O₃ trends. The data can explain the complex O₃ formation and removal behavior.Three distinct periods of O₃-concentration trends can be discerned: i) Until the late 1980s, characterized by relatively low O₃ concentrations. ii) Dramatic transformation in the 1990s with changing air pollution in Central Europe. Strong O₃-concentration increase at FIB is corroborated by data from CAR and ZIW. iii) Stabilization as of 1997/98, when O₃ concentrations remained at the same level for all four stations, despite general regional air pollution decrease. Key results are:a) Winter O₃ trends mainly depend on O₃ concentration of air masses transported to the stations and on the O₃-removal potential (ORP) of clouds, not on local formation processes.b) ORP differs between clouds and fog, depending on droplet chemical composition. Fog from the North Bohemian Basin showed the highest ORP due to reaction with liquid phase S(IV). However, O₃ reactions with O₂⁻ in fog droplets showed high ORP, too, depending on cloud-water pH values and NO_x concentrations.c) So-called “Bohemian fog” decreased, and with it related ORP, while that of clouds from westerly and northwesterly air masses remained nearly unchanged since 1997/98.d) Decreasing ORP in clouds and fog (= higher O₃ concentration) oppose decreasing O₃ concentrations in westerly air masses. Both effects lead to unchanged O₃ levels in the Erzgebirge since 1997/98.     

基于20年卫星遥感资料的黄海、渤海海雾分布季节特征分析

目前对海上雾分布的认识多基于沿岸测站和海上船舶、浮标观测,但这些数据非常稀少,且存在代表性和数据质量方面的问题,因此一直缺乏对海雾分布更全面、清晰的了解。卫星遥感数据空间均一、覆盖范围广、质量一致,具有对无云条件下大范围、离岸海雾监测的优势。本文通过分析算法检测出的1989-2008年黄渤海海雾及云的频数、分布百分率信息,得到了黄渤海海雾季节变化的较全面特征。除印证其他资料或研究的结论外,还发现:(1)黄海海雾频数随季节变化的幅度较渤海明显;(2)黄海、渤海海域存在冬季海雾多发时段;(3)海雾生消过程中有覆盖区变化的东传特征;(4)春夏雾季中存在黄海中部和西朝鲜湾两处海雾多发区,其中西朝鲜湾也是全年海雾最多的海域。另外,在样本充足的情况下,通过对检测出的低云、中高云覆盖百分率和海雾频数的分析统计,还能估算出黄海、渤海部分季节20年海雾发生的平均概率。     

2013年初春一次平流雾过程对江苏交通的影响分析

2013年3月18—19日江苏省一次平流雾天气具有突发性强、影响范围广、强度大、持续时间长等特点。利用江苏省高速公路自动气象监测站(AWM)数据、FNL数据和常规气象资料,对其成因进行分析,并评价其对交通及预报服务质量的影响。结果表明:高中低层的暖平流和入海变性冷高压为平流雾发生发展提供了有利的环流形势;持续变化较小的气压梯度、相对湿度的陡增、地面弱冷空气产生的温差和在偏东风风速达6 m·s-1时,平流雾即可快速生成;较低的混合层高度和逆温存在是低能见度形成的必要条件,能见度越低时混合层高度也就越低;近地层的冷平流和中高层的暖平流形成平流逆温,同时配合近地面的弱上升运动,有利于雾的形成和维持。根据江苏省交通气象台关于雾的预报服务发布流程规范和预报质量评价,本次雾过程中对高速公路、高架桥和长江航道的预报服务准确、及时,服务质量良好,有效地避免了交通事故的发生。     

天津雾和霾自动观测与人工观测的对比评估

为适应地面气象观测业务调整方向,提高新型自动气象站观测资料的质量及可用性,研究中对天津地区10个地面气象站1951—2014年历年2月人工观测及2014年2月自动观测和人工观测的轻雾、雾、霾现象进行对比评估。结果表明:天津地区历年2月轻雾的平均日数为10 d,雾和霾均为2 d,轻雾和霾同期出现的日数占有天气现象的7.4%,而雾和霾同期出现日数仅占0.7%;平行观测期的对比分析得到人工观测轻雾日数比自动观测多11 d,雾日数和霾日数均比自动观测少6 d,其中,轻雾和雾的判别差异集中出现在每日08:00(北京时,下同),霾则基本出现在每日08:00,14:00,17:00,20:00;通过对比自动观测和人工观测的能见度数据发现,二者相对偏差达25.1%,能见度小于15.0 km时,自动观测的能见度有60%~76%数值偏小,特别是08:00和20:00, 因此,在相对湿度满足条件的情况下,能见度的判别误差是导致自动观测与人工观测轻雾、雾、霾现象判别差异的重要原因。