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。     

一次辐射雾的微物理特征分析

根据重庆一次辐射雾生消过程的资料对辐射雾生消过程中的气象要素、含水量、数密度、平均直径、谱型等的变化特征进行了初步分析,得知重庆辐射雾的平均含水量为0.133g/m~3,平均雾滴数密度为389.8个/m~3,雾滴平均直径为4.69μ,平均平方直径为6.19μ,平均立方直径为8.63μ,雾的滴谱分布为单调下降型。     

复杂地形下三维局地环流的模拟研究

利用复杂地形上的三维雾模式研究了重庆市冬季局地环流的形成，演变过程及其主要特征。结果表明，重庆市冬季夜间四周山区有下坡冷空气向市中区汇集，中午前后逐渐向谷风环流转变。这种局地环流结构以重庆雾的生消起着重要作用。     

重庆雾的特点及其变化分析

利用重庆市沙坪坝195l一2001年的资料，对重庆市区雾的生消时间、持续时间、能见度等主要特征变量及其相对湿度，温度差等相关气象要素做了较为全面的分析，认为城市热岛效应可能是造成重庆主城区雾日数减少的重要原因之一。     

长江中上游平原地区冬季雾观测分析

长江中上游年平均雾日数达到20~106 d,是我国主要雾区之一。利用2010年12月在江汉平原观测获得的边界层廓线和雾滴谱资料,重点分析了该地区冬季雾过程的边界层结构及其生消过程。结果表明:荆州冬季雾多出现在寒潮过境1~2 d后,多为平流辐射雾;雾顶发展是水汽在上层逆温下积累,并伴随200~300 m高度冷平流降温引起;近地层冷平流降温导致饱和水汽压减小,同时上层系统性下沉增温引起逆温增强,水汽积累促使强浓雾过程产生;低空急流促使外界偏干气流与雾体混合后雾滴蒸发,是该地区雾顶迅速下降的主要原因;平均数浓度为150~406个·cm-3,极大值达到1 983个·cm-3,平均液水含量为0.014~0.118 g·m-3,极值达到0.786 g·m-3,与南京和重庆强浓雾观测值相似,超过其他地区观测值。城市地区高气溶胶浓度,配合充足的水汽条件,使得荆州雾过程微物理参量数值较大,易出现能见度小于50 m,持续时间4~9 h的强浓雾过程。     

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。     

湛江地区一次冷锋型海雾微物理特征

利用2010年3月31日—4月2日冷锋天气系统影响下湛江海雾综合观测资料,分析了海雾的微物理特征及海雾过程中气溶胶粒子谱的演变特征。结果表明,海雾的生消与风场密切相关,海雾生成和发展与较强的ESE气流相联系,而弱的NE气流则会促使海雾减弱或消散。湛江海雾的雾滴数浓度为100~102cm-3,液态含水量为0.001~0.232 g·m-3,雾滴平均半径小于10μm,雾滴峰值半径多位于1.4μm。海雾雾滴谱分布以单调递减谱为主,谱宽超过20μm,且雾发展过程中雾滴谱谱宽存在突然增宽和迅速减小的现象。海雾过程中雾滴数浓度的变化主要是由半径小于5μm的雾滴数密度变化引起的。海雾过程对气溶胶粒子的湿清除效果并不显著,雾过程中粒径小于0.1μm和大于4μm的气溶胶粒子数密度显著减少,但在雾消散后又迅速恢复到雾发生前的水平。     

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。     

复杂地形上三维局地环流的模拟研究

利用复杂地形上的三维雾模式研究了重庆市冬季局地环流的形成、演变过程及其主要特征。结果表明，重庆市冬季夜间四周山区有下坡冷空气向市中区汇集，中午前后逐渐向谷风环流转变。这种局地环流结构对重庆雾的生消起着重要作用。并就成雾、山脉、初始大气稳定度等因子对局地环流的影响进行了数值试验。     

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。     

气溶胶粒子对城市雾影响的模拟研究

在三维雾模式内增加气溶胶粒子的长波辐射效应,旨在运用模拟的方法研究夜间城市气溶胶粒子对雾的形成和发展的影响.运用重庆市的地形及有关资料,模拟了重庆市冬季雾的形成和发展过程,并与不考虑气溶胶粒子情况下雾的形成和发展过程进行了对比分析.结果表明:气溶胶粒子的存在,由于其温度效应,使地面雾形成时间推迟,低层雾含水量普遍减小;适量的气溶胶粒子有助于重庆雾向高处发展;当气溶胶粒子成倍增加后,对雾的形成和发展均有阻碍作用.     

重庆雾的二维非定常数值模拟

重庆是著名的“雾都”.本文建立了一个复杂地形下详细考虑长波辐射冷却、地表热量平衡、雾水沉降、水汽凝结和蒸发、湍流交换系数等的二维非定常雾模式,以实测资料为初始场,研究了一次重庆雾的形成和发展过程.对江河、热岛、辐射、地形和山城的影响,模式分别进行了数值试验.     

云雾对电磁传输特性影响的研究

在瑞利散射、液态水介电常数模型、雾滴谱分布基础上,分析了单个云雾粒子和群雾滴的电磁传输特性.数值模拟计算表明,电长度是影响云雾粒子电磁传输特性的主要因素,温度的影响相对较小.平流雾分布的电磁传输特性强于辐射雾的传输特性,影响群雾滴传输特性的因素由大到小依次为人射波频率、含水量和温度.所得结论对提高降水测量的精度,减小卫...     

基于机器学习的长江重庆航道雾情特征提取

基于2018—2020年长江沿线26个自动气象监测站的逐5 min能见度监测数据、重庆海事管辖水域资料和长江航道基础地理信息,利用K-Means、DTW、PCA等机器学习算法,分析了长江重庆航道雾情的时空分布、时序形态等特征。结果表明:长江重庆航道雾情过程高发区域是涪陵-忠县水域,长寿及上游水域次之; 江面雾情过程较高频率出现在夏季的6月、7月,冬季较之偏少,大部分的雾情过程时长均在1 h内,多在夜间生成及结束; 不同时间长度的雾情过程具有不同的时序形态特征,当时长不足27 h时,主要表征能见度下降过程的信号,超过27 h的过程则主要表征能见度回升阶段信号,“象鼻形”先期振荡信号随着雾情过程时长的加大而进一步增强。      

Macro- and Micro-Structures of Heavy Fogs and Visibility in the Dayaoshan Expressway

Belonging to the southern subtropical moist type of monsoon climate, the Nanling mountainous area experiences heavy fogs whenever quasi-stationary fronts appear there from September to May. There can be as many as 15-18 days of heavy fogs per month. Fogs have more serious consequences in the Lechang-Ruyuan section of the Beijing-Zhuhai Expressway (the longest expressway in China) that passes through the main part of the Nanling Mts., where the road rises from 200 m to more than 800 m above sea level (ASL).For a major motorway in the mountainous areas of Nanling Mts., two multidisciplinary integrated field observations were carried out, which measured visibility by the naked eyes, visibility by instrument, spectrum of fogdrops, liquid water content (LWC) of fog, tethered sounding, dual-parameter low-level sounding, turbulence diffusion within fog layers, aerosol spectra of size and composition, sampled fog water compositions, and sampled rainwater compositions. Typical cases were probed for their analyses of synoptics, micro- and macro-structures and microphysics. It is understood that heavy fogs take place with high frequency in the area and bring about serious consequences. Being typical advection and upslope fogs, they are in essence low-lying clouds appearing at high altitudes,which are closely related with the activity of South China frontal processes, especially the South China quasi-stationary fronts, and reflect on the role of local terrain as well. The heavy fogs are characteristic of long duration, extremely low visibility, well-organized lump-shaped structure, large-size fog-drops, moderate concentration, high LWC, and stronger turbulent diffusion within the fog layers than in ne sky. They di er much from radiation fogs, which are better documented in previous study in China. It is found that fog LWC is in significant anti-correlation with visibility so that large LWC is associated with small visual range. It is also noted that one of the reasons for the fluctuation of characteristic quantities of micro-structure such as the LWC of fog in the area is, in addition to the inhomogeneous structure of the fog itself, the effect of advection and inhomogeneous underlying surface;during the translation of fog with the ambient wind, irregular upslope and cross-over movement is another reason for the inhomogeneous structure and fluctuation of fog. The spectrum of the aerosol size displays itself as the power function of monotonous descent. The concentration of submicrometer particles is even higher. The high-concentration sulfate particles found in the aerosols of Nanling Mts. are actually good nuclei for condensation, which are favorable for the formation of fog. The presence of fog can help cleanse the trace compositions in the atmosphere so that fog droplets contain high levels of polluting elements. In the meantime, compared to cloud droplets, fog droplets are easier to be captured by the vertical surfaces of objects on the land surface, such as vegetation and buildings to constitute another kind of cleansing process.In vast stretches of forest like the Nanling Mts., this kind of cleansing may be quite important. Studying the characteristic variation of fogs in the area realistically assists in setting up a forecast and warning system for local fogs and provides basic information for fog dispersal experiments.     

海雾的准周期振荡特征

根据南海北部海雾外场观测获取的高分辨率液态含水量、长波辐射通量数据,采用小波分析方法分析了2008年3月16—17日和18—19日两次海雾中的液态水含量、净长波辐射通量的变化特征,讨论南海北部海雾发展和维持的冷却机制。结果显示:(1)无论在有云或无云条件下,海雾都可发展和维持;但前者的液态含水量明显小于后者,而风速大于后者;(2)在地面海雾的生成之前和生成初期,净辐射通量都存在准周期振荡现象,无论无云/有云,地面海雾液态水的大幅度发展的阶段都存在含水量的准周期振荡现象;(3)含水量的准周期振荡现象与振荡发生时段的长波辐射通量关系不大,而主要通过湍流对液态水的混合作用与高空海雾液态水大量生成阶段的雾顶长波辐射间接相关。(4)海雾的生成都与雾顶长波辐射冷却密切相关,但发展和维持可通过不同的冷却机制,既可通过海气间湍流热量输送和辐射传输,也可通过雾顶长波辐射冷却。     

重庆市区雾的天气特征分析及预报方法研究

分析了重庆市区雾的特点、天气特征及温、湿等气象要素垂直分布特征,利用重庆站的观测资料选取适当的诊断因子,采用动态学习率BP算法的人工神经网络对重庆市区能见度进行了拟合和预报检验。研究表明:55年以来,重庆年雾日数总体呈逐年下降趋势,同时轻雾日数急剧上升,这种变化可能主要与城市热岛效应增强和空气污染状况加重有关;发展成熟的辐射雾大多具有逆温的稳定结构,雾顶上下温度、湿度存在明显跃变特征;神经网络模型具有较强的自适应学习和非线性映射能力,对能见度为0~1 km雾的报出率为83%,Ts评分达到69%,平均预报误差为0.384 km。除常规气象要素外,通过M指数、Ri数、凝结核、辐射状况和其他物理量的引入,以及对因子网络输入值的技术处理,明显提高了神经网络对雾尤其浓雾的预报能力,其对能见度在0.4 km以下浓雾预报的Ts评分可达89.5%。模型结果对重庆市区雾的预报具有良好的参考价值。     

北京城市能见度及雾特征分析

利用北京及市郊16个标准国家气候站的1980至2000年21年能见度与雾特征等资料,对北京及周边地区的能见度和雾特征及其演变进行了研究结果表明,近20年北京能见度的变化存在显著季节性差异.近20年来,北京市区能见度冬季和夏季呈两种不同的变化.冬季能见度有转好趋势,夏季,80年代以来,北京市城区海淀、京西门头沟、石景山、丰台等地、北部及东部等地能见度有逐年转差趋势,冬季和夏季能见度距平呈反位相变化. 近十年上述能见度转差地带,雾日也是增加的.20世纪的最后10年与80年代开始的10年相比,夏季7、8、9月份北京城市和郊区的雾日有显著增加.雾日的高峰值出现在以海淀区为中心的北京城区的全境,包括京西的石景山、丰台、门头沟等地;另一个雾日数高峰区位于北京东部地区.北京夏季雾增加与能见度减低的地区分布趋于一致可能与北京特殊的"马蹄形"大尺度地形堆积影响有关. 尺度过滤分析研究表明,夏季,从北京城区向东南方向伸展至河北一带地区,有个显著的带状能见度减弱区.这个能见度减弱带与尺度分离揭示的城区内更小尺度的雾增大特征现象有关,有可能与最近10年北京以南地区其他的工业排放或污染源对北京的输送及城市发展变化有一定关系,即与大气气溶胶分布和北京特定的气象条件和城市变化状况有关.