二维平流辐射雾的数值模拟

本文采用二维非定常数值模式,模拟了大气边界层内辐射雾、平流辐射雾和在海陆交界处的平流辐射雾的形成、演变规律。研究了雾发展过程中湍流-辐射作用及风场、水汽平流和海陆风环流对雾发展影响的特点。模拟计算结果得出湍流-辐射作用是雾发展变化的主要物理因子。大气边界层风场及风场环流和水汽的平流输送对在不同地点,时刻雾的发展和强度变化也有重要的影响。     

海陆交界处平流辐射雾的二维数值模拟

本文采用二维非定常数值模式,模拟了大气边界层内海陆交界处的平流辐射雾的形成和演变规律。在模式中考虑了平流、辐射及湍流等物理因子及其相互作用。模拟结果表明,夜间盛行风将暖湿空气带入陆地,水汽经辐射冷却形成雾,地面陆风环流起了一定作用。      

沪宁高速公路一次复杂性大雾过程的数值模拟试验

为探明高速公路大雾天气的成因和演变规律,揭示雾影响交通能见度的机理,本文根据布设于我国沪宁高速公路沿线的环境气象自动监测系统(AWMS)实测资料和覆盖公路周边地区的常规气象台站观测资料,筛选出2009年11月7日发生在沪宁高速公路上的一次典型复杂性大雾天气过程.在分析天气实况的基础上,应用高时空分辨率的非静力中尺度数值预报模式WRF3.1,结合NCEP 0.5°×0.5°气象再分析资料,对该过程进行了数值模拟;利用实测资料对模拟结果进行了验证,并剖析了此次复杂性大雾过程形成的动力、水汽和热力条件.研究表明:(1)本次大雾前后的天气形势相对稳定,江苏地区主要受入海反气旋西南侧东南气流影响,整个大雾过程中地面风力始终微弱,为大雾形成提供了有利的动力条件;(2)模式模拟的由大气液态含水量条件判别的成雾区分布与实测雾区范围基本吻合;(3)模式模拟的能见度与AWMS实测能见度十分接近;(4)本次大雾过程最初是团雾雏形,在夜间辐射冷却作用下,转为辐射雾,之后,来自东南海上的暖湿空气平流进入江苏陆地后,所产生的平流雾雾体与原有辐射雾雾体结合发展为范围更大的辐射平流混合雾;(5)日出后短波辐射增温是此次复杂性大雾雾体得以快速消散的主要原因.     

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。     

上海城市对雾的影响

上海是我国最大的工商业城市,城市气候效应十分显著。本文应用上海气象台(位于市区龙华)气象资料和上海十个郊县气象资料,来分析上海城市对雾的影响。 1.上海城市对雾的生消影响 上海是我国沿海多雾城市之一。我们曾根据上海近24a(1956—1979)中出现的990次雾作了普查,按照成雾的物理机制不同,可以把上海的雾分成:辐射雾、锋面雾、平流雾和平流辐射雾四类。其中以辐射雾为最多,约占总雾日数的44.8％。形成各类雾的天气形势和有关气象要素的变化虽各不相同,     

珠江三角洲地区一次辐射雾的数值模拟研究

本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)和宾夕法尼亚州立大学联合研制的第5代中尺度气象模式系统MM5对珠江三角洲地区夏季出现的一次辐射雾过程进行了数值模拟研究。模拟的结果在辐射雾出现的时间以及辐射雾的高度方面都与实况十分相近。我们对辐射雾的形成机制也进行了分析和数值试验．结果表明．地面的长波辐射冷却促使辐射雾形成．而短波辐射的加热是辐射雾消散的主要原因。另外．增加模式的垂直分辨率以及改变珠江三角洲地区的下垫面类型都可以使模式模拟的辐射雾的结果有明显的改善。     

豫北一次持续性大雾的成因分析

本文应用MICAPS探空资料(第五类站点数据)及地面观测资料(第一类格点数据、第四类站点数据)和NCEP再分析资料,对2009年11月13~14日发生在豫北地区的一次大雾天气过程的形成、持续及其性质转变的原因进行分析,发现地面中尺度辐合线(区)的时空分布与大雾过程有时间上的伴随关系。水汽通量输送和温度平流的变化以及地面辐射降温的共同作用导致了这次大雾的性质在持续过程中发生了转变,即由辐射雾变成平流雾。分析表明:13日08时之前豫北的降雪带来的充足水汽和夜间晴朗少云微风造成的辐射降温是形成辐射雾的主要原因;13日14时开始在豫北水汽通量输送加大和暖平流不断加强的同时地面持续降温,使得暖湿空气在较冷的下垫面冷却导致辐射雾转变为平流雾。     

北部湾典型大雾过程环流特征及气象要素对比分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和北部湾地区5站地面观测资料,对比分析了3次典型大雾过程的环流背景和气象要素特征。结果表明:(1)平流雾维持时间最长、强度最强,辐射雾发生范围最广,锋面雾发生范围最小、持续时间最短;(2)锋面雾和平流雾500hPa有较明显的南支槽,副高偏强,850hPa偏南风偏强,因冷空气入侵或冷空气减弱东移与暖湿气流相遇而成雾,辐射雾过程无冷空气直接影响,因夜间辐射冷却而成雾;(3)辐射雾过程气温与能见度呈同相变化特征,露点温度呈逐日上升趋势,锋面雾前期和后期气温、露点温度与能见度分别呈反相和同相变化特征,平流雾过程气温、露点温度呈逐日升高趋势,能见度具有较明显日变化特征;(4)辐射雾和锋面雾发生时相对湿度≥93%,偏南风和偏北风风速减小;平流雾期间相对湿度持续≥90%,风速由弱偏北风转偏南风。     

南京市冬季雾的物理化学特征

为研究南京冬季浓雾的宏微观物理结构和物理化学过程,揭示空气污染物与雾水化学结构的关系,2006—2007年冬季,在南京信息工程大学院内进行了雾的综合观测试验。观测项目包括雾的宏微观结构、雾水化学、大气气溶胶粒子谱及化学成分、辐射和热量平衡各分量、湍流以及常规气象和环境监测。在雾的生消过程中,各项目的观测是连续进行的。两年共观测到27次雾过程,并采集到37个雾水样本。按其形成,将南京冬季雾分为辐射雾、平流辐射雾和蒸发雾三类。该文详细分析了各类雾的宏微观结构,研究了强浓雾(能见度小于50m)发展的物理过程。结果指出,南京冬季雾多属暖雾,雾顶高度以平流辐射雾最高,平均顶高851m,辐射雾次之,平均顶高486m,蒸发雾偏低,平均顶高428m;各微物理参数均以平流辐射雾最大,辐射雾次之,蒸发雾最小,平流辐射雾含水量最大时可达1g/m3。通过对微物理参量连续变化分析发现,平流辐射雾和辐射雾进入强盛阶段时,都具有明显的爆发性增强特征。雾水化学分析结果表明,南京雾水离子浓度比较高,酸雾约占43%,属于硫酸型,均与空气污染物SO2、NO2和颗粒物有关。     

辐射雾的数值模拟

本文通过数值模拟的方法,研究了辐射雾的形成和发展过程。模式较详细地考虑了湍流交换、长波辐射传输、重力沉降等过程。计算结果表明,辐射雾形成后会改变环境风、温场,反之,风、温场的改变又影响了辐射雾的发展。计算结果还表明,辐射雾最初是在离地面一定的高度上形成的,文中作了详细解释;辐射雾的发展是在湍流场和辐射场的相互作用下引起的。湍流作用是决定辐射雾形成、发展的重要因子,它一方面阻碍了辐射雾的形成,另一方面,它又能促进已形成的雾的发展。本文还研究了辐射雾形成前后的风、温变化以及长波辐射通量的变化。研究了含水量交换系数对模式的影响,结果表明,含水量交换系数的取值与动量交换系数是否相等,对模拟结果没有明显的影响。     

首都机场大雾的分类特征和统计分析

普查了1999～2006年首都机场逐时的风、温、压、湿和能见度资料以及首都机场自动观测系统(AWOS)的连续自动记录资料,对出现的大雾过程进行分类,并分别统计分析了各类大雾出现的时序特征、背景场特征以及出现前和消失时的气压、风场等物理量特征.分析发现首都机场的大雾过程以辐射雾为主,出现前湿度递增,风向以东南风和东北偏东风较多;平流雾以东南和偏东方向平流为主,出现前湿度突增,能见度急速降低,81.8%的平流雾达到了重雾的标准,重雾的出现率高,对飞行危害最大.锋面雾多为本站处于冷锋前部,伴随平流或辐射过程的持续性大雾,出现时间早于辐射雾,多集中在傍晚到夜间,持续时间长,锋面过境后大雾才能消散.     

一次平流辐射雾的边界层特征及雾水离子组分研究

为了研究北京城市浓雾生成机理以及雾水的污染情况,2006年12月11-12日,在北京南郊北京市观象台(39°56'N、116°17'E)对水平能见度在100m以内的浓雾进行了观测,并分析了这次浓雾形成的天气条件,对所采集的雾水进行了离子组分分析.结果显示:这是一次平流辐射雾,雾层厚约150m,能见度小于100m;在高空槽前、稳定边界层中,近地面正相对涡度区内有气流辐合和暖湿平流,日落之后地面降温迅速,有利于雾的生成;地面偏南风配合近地层暖平流,有利于增加雾的浓度;浓雾的形成发展时段内伴随着大气五级重污染事件.与1999年北京的雾水采样比较:pH值上升,电导率下降,阴离子浓度普遍下降,阳离子浓度有所上升.研究表明,近年来北京城市所采取的治理措施,减轻了浓雾及其雾水中的污染.     

南京冬季雾爆发性增强的物理特征研究

根据2006年12月在南京市郊观测的3次浓雾过程(12月12日、14日和24~27日)资料,分析了雾的发展过程及爆发性增强特征,探讨了雾体爆发性增强的原因。结果表明:南京冬季雾爆发性增强的物理特征是在很短时间内(30 min以内),能见度急剧下降,雾滴数密度和含水量明显增加、尺度明显增大、雾滴谱变宽。究其原因,发现夜晚长波辐射增强或近地层出现冷平流造成的气温急剧下降,日出后地表水分蒸发或西南湿平流增强造成的湿度明显增大以及湍流混合作用,都能导致雾体爆发性增强。     

冷雾的边界层温湿层结特征

以１９８１～１９９６年５８次冷雾（成雾时Ｔ≤０℃）为样本,利用高空和部分低空探测资料,对其边界层的温湿湿度层结分层特征进行了统计分析。所得结果不论对人工消除过冷雾的研究还是对提高预报水准都是有益的。     

云雾室人造云雾控制及其技术发展

自然云雾是影响精确光学制导武器命中精度的重要大气环境因素,但由于自然云雾的不可再现性,科研人员很难对制导武器受其影响的程度进行研究。为了更好地评估精确光学制导武器装备的作战使用效能受云雾的影响,开展云雾室模拟自然云雾是非常必要的。在简要介绍国内外人造云雾研究现状、云雾实验室主要功能的基础上,对云雾室人造云雾过程中的喷雾、催化剂释放、温度、湿度、气流、照明等方面的控制进行了详细的介绍,并对人造云雾今后的发展趋势进行了探讨。     

Fog Research in China： An Overview

Fog can adversely affect human activity directly and indirectly,resulting in large losses both in terms of the local economy and lives.Much effort has been devoted to studies of fog across many areas of China,and in that context this paper aims to summarize climatic characteristics and review fog field experiments and their major results relating to fog mechanisms,physical properties and chemical characteristics.Progress in the application of remote sensing techniques and numerical simulation in fog research are also discussed.In particular,the effects of urbanization and industrialization on fog are highlighted.To end,perspectives on future fog research are outlined.The goal of this review paper is to introduce fog research in China to the global academic community and thus promote international collaboration on fog research.This is important because most papers on fog in China are published in Chinese,which are unreadable for the vast majority of non-Chinese researchers.     

一次区域暖雾的特征分析及数值模拟

2004年12月17～19日在我国中东部的大部分地区出现了大雾天气,对这次大雾天气过程进行了综合探测,探测仪器包括粒子测量系统、能见度仪、雾滴谱取样仪以及常规气象观测等。作者分析了部分观测结果并结合区域尺度数值模式,揭示了区域雾的一些基本特征,研究了雾形成和发展机制。结果表明,这是一次典型的辐射雾过程,雾的覆盖范围大,水平分布很不均匀。雾先从地面生成,然后不断向高处扩展,没有出现雾的爆发性增长现象。近地面逆温层的存在、充沛的水汽供应和微风条件有利于雾的形成和维持,太阳短波辐射增温和地面长波辐射降温是雾形成和消散的主要因素。     

伊宁地区大雾的时空分布特征

通过对1994-2006年13a伊宁地区气象资料的分析,对伊宁地区大雾的气候学、天气学特征进行了统计;阐述了辐射雾、平流雾两种主要类型的雾的特点;同时,从天气学角度出发,对辐射雾的气象要素特征和平流雾形成的高低空环流形势进行了总结描述;结果表明：伊宁地区为雾多发地区,雾的年、季、月、日变化特征明显,影响飞行的辐射雾与平流雾出现概率相当,总结出了产生雾的几种典型天气形势,为预报员及时准确预报大雾提供参考,同时指出地形对雾的出现及范围有一定的影响。     

重庆雾气候特征及天气成因分析

利用1980-2011年的重庆全市36个区县气象站的能见度及相对湿度资料,分析了重庆全区域雾的气候特征。选取全市的典型浓雾个例,利用NCEP 1°×1°的再分析资料和L波段雷达资料,合成分析了辐射雾和雨雾的环流形势、温、湿、风的垂直结构。结果表明：重庆全区域雾呈现西多东少的分布形势,出现的时间主要集中在10月至次年2月,年平均雾日数在21世纪初呈现显著下降趋势,雾日减少的突变发生在2002年。辐射雾发生时500 hPa中亚及青藏高原地区为高压脊,地面上重庆位于高气压内部的均压场中,冷锋已到达华南地区;而雨雾发生时500 hPa青藏高原地区为低压槽区,地面冷高压中心位于我国北方地区,有弱冷空气经大巴山从东北向渗入重庆。两种雾的温、湿、风垂直结构特征表现为辐射雾近地层逆温明显强于雨雾;上干下湿和湿层深厚分别是辐射雾和雨雾形成时,湿度垂直结构的主要特征;两种雾形成时近地层风速都很小,总体来看雨雾发生时各层的风速都大于辐射雾。     

COMPREHENSIVE ANALYSIS OF THE MACRO- AND MICRO-PHYSICAL CHARACTERISTICS OF DENSE FOG IN THE AREA SOUTH OF THE NANLING MOUNTAINS

Using the composite field observational data collected in the area south of the Nanling Mts. and numerical modeling, the seasonal features of dense fog and visibility, fog drop spectrum and physical concept of fog forming have been analyzed. The occurring frequency of low visibility（≤200 m） is very high with a mean of 24.7%, a maximum of 41.8% from the end of autumn to winter and next spring. The fog processes that occur in the area south of the Nanling Mts. in spring and winter result from the interactions of complicated micro-physical processes, the local terrain, water vapor transportation and the influencing weather system. The fog processes are arisen from advection or windward slope, which is much different from the radiation fog. Cooling condensation due to the air lifted by the local mountain plays an important role in fog formation. Windward slope of the mountain is favorable to the fog formation. Dense fog can occur at lower altitudes in the windward slope of mountain, resulting in the lower visibility. The fog is mainly of small-drop spectrum with smaller number-density than that of urban fog, and its drop spectrum has descending trend in the section of smaller diameter. The inverse relationship between fog water content and visibility is the best among several relationships of micro-variables. In addition to micro-physical processes of fog body itself, the motion of irregular climbing and crossing over hillside while the fog body is being transported by the wind are also important reasons for the fluctuation of micro-physical parameters such as fog water content.