闽南沿海一次海雾过程的多源资料综合分析

基于自动站资料、ERA5再分析资料、葵花8号卫星资料、翔安站多源观测资料,分析了2021年4月1日闽南沿海一次大雾过程的环流形势、演变特征和微物理结构。结果表明此次是一次典型的海雾过程。雾形成时500 hPa为偏西—西南气流,低层为一致的西南气流与反气旋下沉气流,近地面存在逆温层和湿层,为海雾的发生发展提供了静稳的环流形势和充沛的水汽条件。此次大雾过程存在雾和低云的相互转化。白天以低云为主,傍晚随着气温的下降和整层风速的减小,低云逐渐接地转变为雾。清晨由于偏西气流的作用,沿海的雾再次转变为低云。利用气溶胶激光雷达推演雾顶高度,雾的初生和发展阶段厚度相对较低且波动性大,成熟阶段雾顶高度约为100 m。微物理参数分析表明雾过程的平均粒子数浓度为52.4个·cm^(-3),液态水含量为0.084 g·m^(-3),平均直径为9.4μm;1分钟平均粒子数浓度最大达到132.6个·cm^(-3),液态水含量达到0.7321 g·m^(-3)。此次过程不同阶段粒子数浓度和液态水含量的谱分布特征具有较大差异,其中数浓度的谱分布在初生、发展和消散阶段,以单峰结构为主,峰值直径为4~6μm;成熟阶段表现为双峰结构特征,主峰位于4~5μm,次峰位于24~26μm;液态水含量同样为双峰分布,但主峰位于24~26μm,次峰位于5~6μm;表明雾的粒子数浓度受小粒子影响为主,但液态水含量以20~30μm的粒子贡献最大。从发展到成熟阶段谱对比来看,20~30μm粒子数量的增加使得液态水含量明显增大,这是导致能见度进一步下降的主要原因。

西双版纳冬季雾的微物理结构及演变过程

云南省西双版纳地区是著名的热带雨林多雾区。 1 997年 1 1月 2 3～ 30日 ,实施了一项雾的外场试验计划。文中利用勐养站观测的宏、微观资料 ,重点分析了雾的微物理结构及演变特征 ,并结合雾的宏观发展 。

2006年12月南京连续4天浓雾的微物理结构及演变特征

2006年12月24—27日南京地区出现了连续4天的浓雾天气,其中能见度小于50 m的强浓雾持续了40多个小时。利用FM-100型雾滴谱仪,连续观测了雾滴谱、数密度和含水量等微物理参量。结合自动气象站及能见度仪观测资料,分析了这次浓雾过程的微物理特征,并与1996年观测结果进行对比:雾滴的平均含水量和平均直径与1996年观测结果相当,含水量最大值比1996年观测结果大4倍,数密度比10年前小。认为前2个子过程的雾滴数密度、含水量很高,造成了南京本次大雾能见度长时间低于50 m的恶劣天气。结合边界层探空资料,认为形成这种强浓雾的主要原因是近地层持续存在强盛的水汽平流,具有平流雾的特征。根据雾微物理参量的起伏变化,将浓雾过程分成4个子过程,分析并比较了4个子过程的雾滴谱分布,总过程的谱分布及4个子过程的谱分布都服从Deirmendjian分布,谱型都基本呈指数下降,雾滴主要集中在小滴段。最后,对第一个子过程微物理参量的变化特征进行了细致分析。发现这次浓雾是在夜间晴空辐射降温后形成的,午夜最强,日出后随着气温的升高逐渐减弱,反映了辐射雾的日变化特征。另外,还发现雾形成以后,开始变化不大,但随着进一步辐射降温,地面雾团不断产生,雾爆发性发展。

沪宁地区辐射雾的微物理结构及其演变

１９９６年１２月２７～３１日沪宁地区连续５天出现了浓雾天气。利用三用滴谱仪和ＡＤＡＳ对辐射雾的微物理结构及温、压、湿、风等要素的垂直分布进行了探测。通过对这些观测资料的分析，揭示了该地区辐射雾的微物理结构特征及其演变过程。结果表明：雾的微物理结构与大气污染程度紧密相关，逆温层的长时间存在可以影响雾的微物理结构。此外，还观测到含水量、谱宽等存在周期为２０～３０分钟的振荡现象。

降水对雾中能见度参数化的影响

雾的能见度是雾滴数浓度和含水量的函数,可以利用雾滴数浓度和含水量进行参数化得到能见度拟合值。但是当雾中有降水存在时,降水会影响雾滴数浓度和含水量,进而影响能见度参数化。2009年1月19日至3月5日在湖北恩施雷达站进行了包括雾微物理特征、雨滴谱及雨滴末速度、能见度以及基本气象要素的观测。利用不同的能见度参数化公式得到能见度拟合值,并与实测值进行对比分析,考虑雾中降水影响时的能见度拟合值要比不考虑降水时的能见度偏差大,因此在有降水伴随雾产生时,降水的效应可忽略不计。同时,利用40%的雾滴谱观测数据建立了良好的模型用于拟合当地的能见度,并利用Gultepe公式得到相应的参数,对当地的能见度进行了计算和预报。

鄂西电线积冰微物理观测研究

对2009年2月25日—3月4日湖北恩施雷达站的一次电线积冰过程,使用自动气象站、能见度仪、雾滴谱仪、雨滴谱仪等实测资料进行深入研究,分析了多种气象要素的演变,发现积冰期比无积冰期平均气温低5.6℃。对积冰期间3种天气状况下雾滴谱和降水粒子谱的特征进行了分析,结果表明:雾天和雨天的雾滴谱为单峰型,雨夹雪天为双峰型;雨天和雨夹雪天的降水粒子谱都为单峰型;雾滴平均数密度从大到小依次是:雨天(223.5 cm-3)、雨夹雪天(181.3 cm-3)、雾天(138.7 cm-3);雨天雨滴平均数密度为335.6 cm-3;雨夹雪天降水粒子平均数密度为1 502.1 cm-3。另外,实测数据表明积冰增长率从大到小依次是:雨夹雪天、雨天、雾天。

青岛海雾雾滴谱与含水量观测与分析

1993年6、7月间，我们在青岛小麦岛岸边用“三用滴谱仪”进行海雾滴谱和含水量观测，共取得9个滴谱资料和18个含水量资料，同时记录了能见距离和风速、风向等。由分析得到青岛海雾的微物理特性和雾含水量，雾气的消光系数与能见距离的简单线性关系。能见距离的观测值与分析计算值在含水量从0．2－0.002g／m3范围内的一致性很好。

南京冬季平流雾微物理结构观测研究

利用Vaisala系留气球低空探测系统、自动气象站和雾滴谱光谱探测仪（FM100）等,对2006年12月24—27日南京市区及其周边地区出现的罕见浓雾过程进行了综合探测。结果表明,此次雾过程属于典型的平流雾,雾的发展及消亡过程主要受冷暖平流的影响。此次雾过程可分为生成、发展、维持和消亡阶段,期间的平均数密度为123.58-661.24个.cm^-3,平均直径为3.12-7.33μm,平均含水量为0.016-0.137 g.m^-3,最大直径为20.28-50.00μm。在生成发展阶段,雾滴谱逐渐上抬、拓宽,谱型由单峰逐步向双峰、三峰转化。单峰峰值直径为2μm,双峰2μm、16μm;三峰期间分别为2μm、16μm和23μm。在维持阶段,滴谱存在周期性振荡。雾滴谱的演变具有明显的日变化特征。

江苏不同等级雾的宏观和微观特征

利用2013年1月1日至2018年12月31日的江苏70个自动气象站观测的分钟级气象要素资料、3个探空站秒级探空资料和3个浓雾野外观测试验站共21个浓雾过程的秒级雾滴谱资料,分析江苏不同等级雾的分钟级时空分布、边界层结构及微物理结构特征。结果表明:近6年雾时数的空间分布与1961-2010年江苏省年平均雾日数分布明显不同,近6年江苏雾时数的大值分布在长江沿线和淮河沿线及其以北两个地区,强浓雾和特强浓雾集中在淮河沿线及其以北地区。在05:50(北京时,下同)江苏发生各等级雾的概率最高,四个季节分别在07:10(冬季)、05:50(春季)、05:20(夏季)和05:50(秋季)存在雾的概率最高;各站点发生雾的年均时数为318.5 h,强浓雾和特强浓雾两级总时数占雾发生总时数的16.4%;持续时间越长的雾发生频次越小,冬季雾的持续时间明显大于其他季节。0~1500 m高度不同等级的雾的温度结构均有逆温层存在,且随着雾强度的增加,逆温强度增加;有雾时相对湿度在下层饱和,但随着雾强度的增加,上层相对湿度更小。随着雾强度的增加,不同大小的雾滴数浓雾均增大,强浓雾或特强浓雾发生时,雾滴谱明显拓宽。

重庆市区冬季雾滴谱特征

１９８９年和１９９０年冬，在重庆市中区至市边区进行了雾的综合探测。通过５次浓雾过程的１１９份雾滴谱资料分析，揭示了重庆市区雾滴谱分布基本特征、演变规律及其主要影响因子。对重庆雾的二次发展过程，做出了符合实际的解释。

辐射雾雾滴谱拓宽的微物理过程和宏观条件

为研究南京雾的物理化学过程,2006～2007年冬季,在南京信息工程大学(原南京气象学院)院内进行了雾的外场综合观测实验,共获得27次雾过程资料,其中有22次过程进行了全过程不间断的雾滴谱和湍流观测。根据雾滴谱分布特征可以将辐射雾分为宽谱辐射雾(都为强浓雾,最大直径大于40μm)和窄谱辐射雾(多为浓雾,最大直径小于22μm)两类。辐射雾由浓雾发展为强浓雾的过程中,都具有爆发性增强特征,其本质就是雾滴谱爆发性拓宽,数密度和含水量骤然增大。本文详细分析了爆发性拓宽的宏观条件和微物理过程。结果指出,雾滴谱爆发性拓宽是在降温速率加大(即过饱和度加大)条件下出现的,浓雾阶段地面的弱冷平流及日出后湿地表水分蒸发都易引起雾滴谱爆发性拓宽。雾滴谱拓宽初期,以核化、凝结过程为主,后期以碰并、凝结过程为主。雾滴谱的"拓宽"具有阶梯式的特征;当降温速率很大,即过饱和度很大时,各档雾滴数可不断增多,谱宽可连续增大。湍流不仅对动量、热量和水汽的垂直输送起着重要作用,也是雾滴碰并增长过程不可缺少的条件。

基于前向Mie散射的激光雾滴谱仪

为测量大气中雾滴粒子的分布,自主研制出基于激光及光电探测技术的前向Mie散射的激光雾滴谱仪。通过标定测试及实际测量,对研制仪器的准确性进行了实验验证,结果表明:研制的激光雾滴谱仪可对大气中2~50μm粒子进行准确测量,粒子谱分布及其折合液水含量与国外同类产品相比具有较好的一致性,测量数据相关的系数为0.74。该仪器可用于降雾天气的实时观测,以及雾生消微物理过程研究。

重庆雾水化学组分的时空变化特征

分析了1984～1990年在重庆测得的182个雾水样品,揭示了该地区雾水化学组分的时空变化特征。结果表明,雾水已酸化,属硫酸型;离子浓度高,且与空气污染及雾的微物理结构密切相关。

一次长白山夏季雾的宏微观特征

2021年夏季首次利用激光雾滴谱仪开展长白山主峰雾的观测研究。结合地面自动气象站、探空、葵花8号高分辨率卫星资料和ERA5再分析资料,对2021年7月31日—8月1日长白山主峰出现的持续时间达19 h、最低能见度小于100 m的雾过程的宏微观特征分析表明:此次雾过程具有持续时间长、环境风速大、能见度低、有短暂消散,且数浓度低、有效直径和液态水含量小等特征。雾滴有效直径平均值为5.7μm,数浓度平均值为246.4 cm^(-3),液态水含量平均值为0.05 g·cm^(-3),其微物理特征与海雾特征接近。雾过程开始为爬坡雾,这是长白山主峰夏季典型的地形云雾,随后由高空云层平流至长白山主峰而接地产生。在强浓雾的形成、发展和减弱阶段,雾滴数浓度、液态水含量和有效直径的变化具有较好对应关系;在成熟阶段,雾滴数浓度、液态水含量和有效直径变化的对应关系不明显。

激光雷达和毫米波雷达探测海雾回波的对比分析

2019-01-26—2019-02-27,中国气象局气象探测中心在上海市崇明区横沙岛进行了海雾观测试验。文章分析了海雾的微物理形态、激光雷达和毫米波雷达设备的观测原理、实际观测效果,同时对比分析了地基能见度仪和雨滴谱数据相互验证,以及有效探测距离假设等问题。结果表明两类设备在探测海雾观测中可以从不同角度描述雾的物理结构和特点,共同促进海雾的观测能力。

闽南沿海一次春季海雾过程微物理特征分析

利用地面自动站观测、风廓线雷达、ERA5再分析资料、葵花8号高分辨率卫星资料以及FM-120型雾滴谱资料,分析了2019年4月7日闽南沿海一次强浓雾过程的环流形势以及微物理特征。环流形势分析表明,此次海雾过程500 hPa为槽底偏西西北气流,700 hPa至地面为一致的偏南气流,探空形势稳定。海雾发生前,整层风速明显减小,弱风速层厚度迅速增大,为海雾的形成提供了稳定的环流背景。卫星监测分析表明,海雾首先快速形成于台湾海峡上,在偏南气流作用下,平流至沿海地区。水文条件分析表明,福建近海存在一条冷水带,从海峡中部至沿海海温梯度大,海温在18~24℃,近海气海温差介于0~2℃,有利于海峡内平流冷却雾的形成。雾滴谱分析表明,翔安站能见度显著下降伴随着粒子数浓度、液态水含量显著增加,雾滴谱爆发性拓宽。海雾过程中,5 min平均粒子数浓度最大超过200个·cm^(-3),瞬时数浓度最大达到468个·cm^(-3),雾过程平均数浓度为100个·cm^(-3)。5 min平均液态水含量最高达到0.41 g·m^(-3),瞬时液态水含量最大达到1.35 g·m^(-3),雾过程平均液态水含量为0.17 g·m^(-3)。粒子浓度呈现双峰结构特征,峰值分别位于4~6和22~26μm,表明小粒子和大粒子对海雾的形成均有明显的贡献。

六盘山区雾的宏微观特征分析

利用2014—2018年宁夏六盘山区隆德、泾源、六盘山气象观测站布设的前向散射能见度观测资料,分析了六盘山区雾的时空变化特征。结果表明,六盘山区雾具有明显的年、月、季、日变化特征。六盘山区年平均雾日数为53.7 d,月平均雾日数为22.4 d,秋季出现雾的次数最多,08:00出现雾的频次最高。六盘山站年平均出现雾日数为133.4 d,出现雾的次数远远高于其他地区;隆德站的雾通常出现在12:00之前,以辐射雾为主。最后,统计并分析了2019年12月1日至2020年11月30日六盘山站雾滴谱,发现其具有明显的月、日变化特征。有雾阶段的粒子数浓度、液态水质量浓度、粒径远远大于无雾阶段的对应参数值。雾滴谱呈单峰分布,粒子数浓度集中在小滴范围,而对于雾滴谱在中滴和大滴的粒子数浓度,有雾、有降水阶段要高于有雾、无降水阶段。

2021年涠洲岛4次海雾外场观测数据分析

利用2021年2—4月广西涠洲岛雾滴谱仪得到的海雾综合观测资料,对涠洲岛海雾的总体特征及典型个例进行了分析。结果表明:(1)涠洲岛海雾持续时间较短,平均为1.1h,海雾过程中地表维持较高湿度,平均风速不大于3m·s^(-1),地面以偏北、偏东风为主;涠洲岛海雾的平均雾滴数浓度为79.5cm^(-3),平均液态含水量为0.01g·m^(-3),平均直径为4.3μm。(2)2021年2月28日涠洲岛海雾微结构特征:能见度与雾滴数浓度和液态含水量的变化趋势相反,海雾发展越旺盛,能见度越低,微物理参量越大;海雾的雾滴谱分布呈单调递减特征,符合Junge分布。

THE PHYSICAL STRUCTURE OF THE WINTER FOG IN CHONGQING METROPOLITAN AREA AND ITS FORMATION PROCESS

Chongqing is a very famous foggy metropolitan in China.The Chongqing Fog Experiment Group carried out com- prehensive experiments on a large and extensive scale in the Chongqing urban area from 15 December 1989 to 15 Janua- ry 1990.And several items were further observed from 7 December 1990 to 7 January 1991.Based on the analysis of the observational data,some important characteristics of the Chongqing winter fog and the boundary layer structure have been revealed.It is found that such factors as topography,mountain wind,rivers,the urban heat island and air pollution,all contribute to the formation of the Chongqing fog in addition to the radiation conditions.

2016年一次北冰洋夏季海雾的微物理特征分析

本文使用中国第7次北极科学考察期间"雪龙"号科学考察船的观测数据和再分析数据,分析了北冰洋海雾的气象要素特征和微物理结构特征。"雪龙"号观测到海雾时,科学考察船位于地面气旋前部,偏南风不断将南侧的水汽输送到北侧的冷水面上,海雾属于平流冷却雾。平均数浓度为8.03 cm^(-3),平均半径为8.75μm;与中国近海海雾相比,北冰洋海雾数浓度偏小而平均半径偏大。雾滴谱为双峰分布,不符合Gamma分布;双峰对应的半径分别为3.25μm和13.5μm;含水量相对半径为单峰分布,峰值对应的半径为15.5μm。