Climate Characteristics of the Formation of Dense Fog during Autumn and Winter in Shandong Inland

We use historical materials of monthly foggy days from 84 stations of Shandong Province during the latest decades,analyze the spatial distribution features of mean foggy days during autumn and winter and annual mean foggy days in Shandong.Result shows that foggy weather have strong regional characteristics,there are obvious difference between Shandong inland and coast in terms of the frequency of foggy days,winter and autumn are the peak period of dense fog in the inland of Shandong,however,dense fog is less in coastal area.Take Jinan for example,we have emphatically analyzed the activity change rules of foggy days during autumn and winter since 1952 in the inland,as well as the characteristics of atmospheric circulation during the frequently-occurring year and less frequently-occurring year of dense fog.

不同区域海温对中国东部冬季雾日年际变化影响的对比研究

利用观测资料,发现中国东部冬季雾日数明显高于其余月份,且冬季雾日数的气候统计诊断变量分布不均匀,从而可将中国东部分为南、北方两个区域。又根据雾日数变化趋势的强弱,以及南北方间雾日数相关性的特点,可将冬季分为早冬(11-12月)和晚冬(次年1-2月)。通过分析早晚冬时南北方雾日与海表温度的关系发现,在早冬,南北方两区域的雾日都受热带太平洋区域海温显著影响;在晚冬,北方雾日受北大西洋区域海温影响显著,而南方仍受热带太平洋区域海温显著影响。通过分析环流发现,早冬时,热带太平洋区域海温的暖异常,有利于中低纬西太副高显著增强北抬,促使中高纬日本北部上空出现深厚的反气旋异常、西伯利亚高压明显减弱,从而使整个中国东部出现一致的偏南风异常,有利于南北方雾日都增加。在晚冬,热带太平洋对东亚中高纬地区的影响显著减弱,异常偏南风仅能维持在南方,仅使南方雾日偏多,并不能影响北方的雾日变化;而此时北大西洋区域海温暖异常通过波列的作用,对东亚中高纬地区的影响显著,使得北方地区受到异常东南风控制,有利于北太平洋水汽的输送,配合冬季气候态极强的下沉气流,大气层结相对稳定,使得北方地区雾日显著增多。

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 。

济南冬季雾的微物理结构及其对能见度的影响

2016年12月19日至2017年1月9日,受静稳天气影响,济南接连出现了10次大雾等级以上天气过程,期间最低能见度不足50 m,持续的大雾天气严重影响了工农业生产和人民生活。本文利用10次冬季雾期间雾滴谱仪、自动站等观测资料,分析了济南不同强度冬季雾的微物理结构特征,分析了其中的微物理过程及强度,探讨了微物理结构、微物理过程对能见度(V)的影响。结果表明:(1)济南冬季雾强度不同,其谱分布具有明显的差异,在雾变浓的过程中,谱型由"单峰"结构逐渐向"多峰"结构发展。(2)数浓度对能见度具有较好的指示意义,液态含水量、离散度等对能见度指示意义不稳定。(3)环境温度与核化、凝结和碰并增长(或蒸发)等微物理过程密切相关;核化、凝结增长是济南冬季雾发展过程中最主要的微物理过程,在整个雾过程中起主导作用。(4)碰并过程主要发生在发展和成熟阶段,在生成和减弱阶段很弱,以未碰并或偶发碰并为主。(5)自转化率计算结果表明,在V≥200 m的雾中,碰并过程很少发生;在100 m≤V<200 m的强浓雾中,以未碰并或间断碰并为主;碰并过程主要出现在V<100 m等级的强浓雾和特强浓雾中;与V<50 m的特强浓雾相比,50 m≤V<100 m的强浓雾中碰并过程发生的概率更大、强度更强。(6)在济南冬季特强浓雾中含有大量的小雾滴,但各微物理量的最大值、最大的起伏变化并未出现在特强浓雾中,而是出现在50 m≤V<100 m强浓雾中,这可能与强浓雾中较强的碰并过程有关,碰撞过程中产生的并合和破碎可能是微物理量起伏变化最大的主要原因。(7)利用雾滴谱资料计算的能见度与实测值在变化趋势上具有较好的一致性,但比实测值大1~2个数量级,这可能主要与雾中大量的气溶胶粒子有关,对于污染大气,基于雾滴谱仪观测资料来估算雾中的大气能见度是不够的,必须同时考虑气溶胶粒子对能见度的影响。

中国不同区域气候条件对冬季雾日形成的差异性分析

雾是一种严重的天气灾害,极大地影响了交通和日常生活,并可能带来巨大的经济损失。利用1958~2007年678个中国地面观测站点的雾日数资料,采用相关系数分析、合成分析等方法分析了冬季雾日数的时空特征,发现冬季多雾地区和年际变率较强地区集中在西南、华北和华南等地区。根据冬季雾日分布特征,将中国划分为3个较为独立的雾区,从水汽条件、大气稳定度及大气环流背景等方面讨论了区域气候条件差异对局地雾形成机制的影响,发现不同区域冬季雾日产生的气候条件有着明显的差异性。结论如下:西南区冬季雾的形成受水汽输送影响较小,受大气稳定度影响较大,且巴尔喀什湖东侧高压脊加强,冷空气南下,西南较易发生雾;华北冬季雾日的形成受水汽输送影响较大,伴随长江中下游水汽异常推进偏北,水汽异常大值中心偏北,且西伯利亚高压、东亚大槽以及东北低压减弱,冷空气活动较弱,华北较易发生雾。华南冬季雾日的形成受水汽输送影响较大,伴随长江中下游水汽异常推进偏弱,水汽异常大值中心偏南,且东亚大槽减弱,华南较易发生雾。

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。

重庆市冬季雾的物理化学特性

在１９８９年１２月１５日至１９９０年１月１５日和１９９０年１２月７日至１９９１年１月７日，对重庆市区冬季雾进行了综合观测试验。从多项观测资料综合分析了雾的物理化学结构，揭示了重庆市区冬季雾许多重要的有别于外地的特征。

黄海晚冬一次持续性海雾天气的动力热力特征

利用常规资料、NCEP 1°×1°再分析资料、高分辨率可见光卫星云图资料,描述了2011年2月22—24日持续性海雾的发生范围、演变过程,分析了海雾发生前、发生时大气背景和物理量场;并利用环黄海北部的探空站、气象自动站资料对海雾发生时低层大气的温度、风、逆温特征进行了分析。结果表明:环黄海北部4个气象站中,各站出现海雾的特征不尽相同,既有以平流雾为主的、也有辐射雾为主的、还有平流雾和辐射雾共存的。对流层低层暖平流有助于保持逆温层、维持大气层结稳定;对流层低层偏南气流形成的水汽输送带和中层偏西气流水汽输送带的共同作用为大雾的形成和维持提供了水汽条件;夜晚低层辐合、高层辐散的动力分布有助于逆温层内弱的上升气流维持,对水汽凝结有利;白天低层辐散、高层辐合的动力分布有助于气流下沉,对稳定度和逆温的维持有利;负(冷)温度平流南下是大雾消散的动力热力因子。

南京冬季雾多发期边界层结构观测分析

2006年冬季在南京北郊盘城利用系留气球探测系统、自动气象站等仪器对雾日和非雾日的边界层进行了监测,对比分析了两者的边界层结构。结果表明,非雾日主要为单层贴地逆温,并时常出现短时的双层结构,雾发展成熟时逆温则脱离地面。与非雾日相比,雾日平均雾顶之上温度日较差增大,雾顶之下则减小。平均风速的时间—高度分布在雾日和非雾日类似,在稳定性边界层中风速随高度出现一个或者两个极大值区。温度和比湿在非雾日没有显著的对应性,而在雾体内具有较好的对应关系,在雾顶升降过程中反相关。较强的逆温、较低的温度和较小的近地层风速是南京冬季成雾的背景条件。

中国华北雾霾天气与超强El Ni?o事件的相关性研究

2015年11—12月,全国接连发生七次大范围、持续性雾霾天气过程,其中,11月27日—12月1日的雾霾天气过程持续时间长达五天,成为2015年最强的一次重污染天气过程;12月19-25日重度雾霾再次发展,影响面积一度达到35.2万km^2.本文利用多种数据资料通过个例对比和历史统计详细分析了超强El Ni?o背景下雾霾天气频发的天气气候条件.其结果清楚表明:2015年11—12月欧亚中高纬度以纬向环流为主,东亚冬季风偏弱,使得影响我国的冷空气活动偏少,我国中东部大部地区对流层低层盛行异常偏南风,大气相对湿度明显偏大,并且大气层结稳定,对流层底层存在明显逆温.上述大气环流条件使得污染物的水平和垂直扩散条件差,因此在有一定污染排放的情况下,造成了重度雾霾天气过程的频发.由此,超强El Ni?o事件所导致的大尺度大气环流异常是我国中东部,尤其华北地区冬季雾霾天气频发的重要原因之一.

济南爆发性增强冬季雾的物理特征分析

利用宏、微观观测资料,分析了济南4次出现爆发性增强冬季雾过程的类型以及形成、发展、减弱和消散的主要机制,研究了形成、发展、成熟和减弱阶段,以及爆发性增强期间的微物理演变特征,探讨了爆发性增强的触发机制。结果表明:1)夜间地面长波辐射及弱冷空气入侵造成的气温下降是济南冬季雾形成和发展的主要因素,干冷空气入侵或日出后太阳辐射加热升温,近地层相对湿度下降是雾消散或减弱的主要机制。2)形成阶段,核化和凝结增长过程启动但并不活跃,碰并强度很弱,以未碰并和偶发碰并为主;发展阶段,核化和凝结增长等微物理过程开始活跃,碰并过程启动,大滴开始增多;成熟阶段,核化、凝结和碰并增长非常活跃,各微物理量均达到最大值,谱最宽;减弱阶段,核化、凝结过程减弱,碰并过程减弱并消失,雾滴蒸发,能见度增大。3)爆发性增强的宏观物理特征主要表现为极大风速增大、气温下降、相对湿度增大、水汽压下降;微观物理特征主要表现为数浓度、液态含水量等微物理量出现跃增,以及谱型由“单峰”结构突变为“多峰”结构。4)相对湿度增大主要与气温下降有关,水汽压下降则与异常活跃的凝结增长有关;气温下降是济南冬季雾爆发性增强的直接原因,弱水汽输送产生的增湿作用对爆发性增强具有一定的促进意义。

杭州市城区冬季大雾频发的原因及防治对策

杭州市 1 998年冬季大雾频发 ,这是气象因素与环境污染共同作用的结果。加强环境管理 ,减少大气中颗粒物的排放 ,降低大气中颗粒物的浓度 ,是控制冬季大雾频发的有效途径。

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50m。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8μm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13μm,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34μm以上,液态含水量与直径12μm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。

海南岛冬季雾日异常气候背景分析

利用1980—2020年海南岛18个国家气象观测站的逐日地面观测数据、NCEP/NCAR再分析资料、NOAA海温及国家气候中心气候系统监测指数集,分析了海南岛冬季雾日的气候特征及其异常年海气背景特征.结果表明:(1)海南岛冬季雾日高值区集中在北部和中部内陆,低值区分布在东南部、西南部的沿海;近40年来冬季雾日呈显著下降趋势,2000年后处在偏少的年代际背景下,冬季日平均最低气温偏高和平均风速增大是造成2000年后冬季雾日偏少的直接原因;(2)冬季雾日偏多年,西太副高年际尺度上偏大偏强偏西;南方涛动处于负位相,我国华南地区海平面气压偏高;高层海南岛及南海区域为显著的辐合运动,对应有下沉运动;低层及近地层海南岛处在异常冷高压的西北侧,受西北侧异常西南暖湿气流影响,风速较小,相对湿度略大,空气扩散条件差,有利于雾的生成和维持,偏少年的情况则相反;(3)冬季雾日与海温异常变化有着密切的关系,其中秋冬季ENSO状态、前期南海至西太暖池以及我国东部海域海温对冬季大雾天气的发生和维持具有重要的指示意义,类ENSO海温分布型、西太暖池和我国东部海域海温对冬季雾日的预兆信号分别为超前1个季、3个季和1个季.

天津冬季一次雾过程分析

基于NCEP再分析资料及卫星遥感资料对2010年天津地区一次雾过程进行了研究,结果表明,500 hPa环流形势场上亚洲中高纬环流平直,地面处于低压场控制区,无强冷空气活动,有助于雾维持;雾维持阶段,天津及上游地区中低空有暖平流,呈下湿上干的湿度场分布;天津地区700 hPa以下为负垂直速度,对应正涡度及负散度,表明暖平流的侵入,使中低层存在弱的气流辐合上升运动;北京探空资料900 hPa以下的温度与露点温度廓线较接近,有逆温层存在,中高层廓线距离增大,低层风速偏小,有助于近地面层水汽凝结;卫星图像上雾区亮度稍暗,雾顶较光滑,纹理均匀,雾层在0.66μm处的反射率数值约为0.25,高于陆表及海面,雾区在11μm通道处的亮温为270～275 K,对于3.7μm通道的反射太阳辐射与0.66μm通道的反射率比值,雾区小于0.2,数值波动不明显。

我国中原至华北平原冬季雾-霾与北半球大气环流异常

采用2000—2017年1月地面和高空观测基本气象要素(气压、温度、湿度、风、能见度和雾-霾天气现象等)观测信息、1980—2016年1月NCEP再分析资料等,基于气候平均态的环流异常特征分析,发展对平均气候态出现异常变化的综合诊断分析方法,研究华北地区冬季典型雾-霾多寡年大气环流的三维结构及其遥相关异常特征。结果表明:2000—2017年冬季1月,华北平原、中原等黄河中下游地区冬季雾-霾的发生日数呈增加趋势,雾-霾发生日数线性增加拟合趋势相关确认系数为R2=0.36,超过0.001的显著性水平。基于气候平均态环流异常特征分析表明,华北平原、中原等黄河中下游地区雾-霾污染出现多、寡年的对流层大气大尺度环流分布差异显著。气候平均态的环流异常特征分析表明,多雾-霾年,在冬季1月影响中国的冷空气主要路径上,自极地区泰米尔半岛,经中西伯利亚、贝加尔湖地区到中国东部区域,对流层中层与高层位势高度距平呈现"高—低—高"的分布,在低层则出现"东高西低"的气候平均态异常分布;少雾-霾年,该分布型不复存在,并出现反位相特征。多雾-霾年的这种异常环流分布型可为中原至华北平原冬季雾-霾的频发提供有利的气候背景,是该区域冬季雾-霾多发的重要原因。

华南冬季雾日年际变化特征及其与ENSO的关系

本文基于1979~2016年华南地区52个台站逐日雾观测数据和ERA5再分析资料等,采用EOF分解等多种统计方法,研究了ENSO对华南冬季雾日年际变化的影响,并进一步探讨了华南冬季雾日年际变化与ENSO关系的年代际转变。结果表明:(1)华南地区冬季雾日具有区域一致的变化特征,呈现出明显的年际变化和线性增加的趋势。在冬季,华南地区近地面层北风减弱,大气层结更加稳定,同时温度露点差降低,空气中水汽含量增加,为雾的形成提供了有利的背景场条件。(2)ENSO与华南地区冬季雾日的年际变化存在显著相关关系,在El Niño年的冬季,菲律宾海上空存在一个异常的反气旋环流,反气旋西侧的异常暖湿西南气流给华南地区带来充沛的水汽,有利于雾日的形成。La Niña年雾日的变化则与El Niño年相反。这种显著相关关系主要取决于大雾日数,而非轻雾日数。(3)ENSO与华南地区冬季雾日年际变化的关系在1996年前后出现明显年代际转折,在1979~1996年期间,两者相关性较弱,1997年之后相关性显著增强。这种关系的转变可能受到北大西洋年代际振荡(AMO)的调控。

青岛市雾和城市空气质量的特征及其相关关系

基于2006—2012年青岛市区雾日数和同一时期市区8个环境监测站SO2、NO2及PM103种污染物浓度的监测资料,统计分析青岛市区雾日和空气质量特征,揭示青岛夏季海雾和冬季陆雾对城市空气质量的影响差异。分析结果表明,青岛市区年平均雾日55天,海雾日数占总雾日数的58%,6、7月是海雾高发期。青岛市年平均污染日数为30天,空气污染主要出现在冬、春两季,首要污染物为PM10。随着城市化进程,NO2质量浓度呈明显递增趋势,SO2年平均浓度是逐年下降的趋势。雾天气背景下常伴随着不同程度的空气污染,冬季大雾天气3种污染物浓度均显著高于夏季海雾天气污染物浓度。

民勤干旱区冬季浓雾形成的边界层条件分析

利用民勤县气象站过程地面小时观测资料、逐日08时和20时每隔50 m探空资料和NECP再分析资料,对2015年11月9—13日出现在干旱区民勤县的一次罕见浓雾天气过程进行了研究分析。结果表明:前期降水后地面相对湿度增大,为大雾形成提供了必要的水汽条件,稳定的高低层环流配置提供了大雾形成的稳定层结和弱风条件。雾层的厚度和强度与近地面逆温层的强度和厚度、边界层高度、水汽垂直运动以及夜间地气温差绝对值密切相关,边界层高度越高,逆温层越厚,雾层越厚;逆温层越强,夜间地气温差绝对值越小,雾层越强。高空环流形势稳定少动,近地层强逆温层、稳定等温层以及饱和湿层长时间维持,导致此次大雾强度和持续时间异常罕见。

西南地区秋冬雾日年际与年代际变化的对比研究

利用1958~2007年503个中国地面观测站点的雾日数资料,分析了全国秋冬雾日数的时空特征。结果表明,西南地区在秋冬发生雾日频率较高,达到了18 d以上,是中国东部地区同期雾日数的2倍以上。西南地区秋冬雾日存在显著的年际和年代际尺度气候变率。在两个时间尺度上,发生雾日的气象条件存在显著差异。在年际尺度上,西南地区中高层北风异常较为显著,因而将北方的冷空气带到西南地区,使得西南地区中高层出现了显著的冷空气异常。由于该地区处于雨带的北侧,存在一定的温湿空气,上空伴随着异常下沉运动,将高层的冷空气带到低层,而此时低层大气的温度、湿度异常偏高,冷暖空气汇合,容易过饱和,所以雾日偏多。在年代际尺度上,西南地区低层异常北风相比于年际尺度更为显著,因而低层北方冷空气的南下,使西南地区出现显著的降温降湿,但是温度下降速率快于湿度下降速率,所以温度露点差为负,空气容易达到饱和,伴随大气较为稳定,导致雾日偏多。