中国东部一场罕见的大雾天气成因分析

对2004年11月30日至12月4日入冬以来中国东部最大范围的大雾天气过程,从大气环流形势背景及其调整和演变,天气气候背景,大气层结条件,近地面水汽条件等方面进行了分析,结果表明:此次大雾是在大气低层暖平流、大气层结相对稳定和充沛的水汽条件下产生的,雾的消散需要雾区有冷空气入侵,出现大风降温天气。     

北京地区一次典型大雾天气的空气污染过程物理量分布特征

2002年11月30至12月4日，北京持续4天大雾天气，空气污染物在持续的稳定层结条件下，空气质量连续3天达5级以上。文中分析了大雾天气各主要污染物的变化特征，以及此次过程中天气形势的特点及演变，并对造成大雾日空气污染天气的物理量分布特征进行分析。结果表明：高空WNW气流、稳定性持续增加、逆温层结持续存在、低空风速较小、相对湿度大，导致局地污染物不能及时随大气扩散；1000～700hPa有弱的上升气流形成和维持，与500hPa高空下沉气流之间在低空的某层高度上形成稳定层结(逆温层)，导致大雾及重污染的形成；850hPa为暖区，850～500hPa为冷平流，有利于大雾的形成和加重。     

佛山市2012年11月连续2次大雾天气的比较分析

对2012年11月21日和25日佛山地区的连续2次大雾天气过程,从大气环流形势背景及演变、大气层结状况、近地面水汽条件等方面进行了分析和比较,结果表明:这2次大雾均是在大气中层有暖平流、大气层结相对稳定和充沛的水汽条件下产生的;而大雾消散的原因有所不同,21日大雾消散是由于气温上升和日照增加,25日大雾消散的原因是冷空气入侵.     

华北平原一次持续性大雾过程的成因分析

利用台站加密观测资料和NCEP再分析资料，对2004年11月29日～12月3日华北平原一次持续性大雾天气过程的大尺度天气背景、大雾动力和热力结构特征及其演变、辐射冷却作用等进行了计算和分析，揭示了大雾过程的形成和维持机制。结果表明：在中高层暖性高压脊及地面变性冷高压稳定维持的大尺度背景条件下，地表净辐射引起的近地层冷却是大雾过程的触发和加强机制；中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立；低层暖平流的输入和边界层的浅层抬升是大雾长时间持续的原因；伴随冷空气南下的偏北大风是驱使女露消韵的动力因子．     

广西防城港市一次连续大雾天气的特点

从天气学角度,对2006年3月广西防城港市沿海地区出现的连续性大雾天气过程的形成原因、特点进行诊断分析。结果表明:无锋面直接影响型、锋面雨加雾型、锋前暖区型是有利于这次大雾形成的3种地面形势;稳定的高空形势是大雾长时间维持的首要条件;低层充沛的水汽条件、层结稳定(Δθse0)及近地面风速小是大雾维持的有利条件。     

粤东一次罕见持续性大雾天气过程的分析

采用高分辨率的探空、地面实测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对2010年2月23日—3月6日粤东地区一次罕见的持续性大雾天气过程进行了分析,结果表明:此次连续性大雾天气过程是由辐射雾和平流雾组成;探空资料的分析表明,大雾期间大气层结呈现对流稳定或弱的不稳定特性,同时近地面层存在明显的逆温结构;大雾期间850 hPa华南沿海西南方向气流的存在为这次过程提供了充足的水汽条件;地面不断有弱冷空气的入侵,使低层大气变得弱不稳定,并维持了冷的下垫面,但没有完全破坏近地面层的逆温;在深厚逆温条件下,持续的低空西南支暖湿水汽输送和适量的水汽辐合,导致水汽凝结,使得粤东地区的大雾和毛毛雨维持;持续强劲的暖湿气流和弱冷空气的不断入侵维持冷的下垫面,使雾雨天气在华南沿海长时间维持;大雾后期,强冷空气入侵破坏了大气的层结和逆温条件,大雾天气消散。同时,当Δθse 850～1 000<0时,将出现雾雨天气。     

一次罕见冬季强浓雾天气成因分析

利用加密观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料,对2006年12月25~27日发生在我国中东部地区的一次罕见强浓雾天气过程从大尺度背景、动力和热力机制等方面进行了诊断分析。结果表明:①本次过程大雾发生阶段近地面风速很小,在0.3~2.9 m/s之间变化;浓雾发生阶段风速在0.3~2.4 m/s之间变化;15 m能见度维持阶段风速在0.8~1.1 m/s之间变化;②虽然浓雾发生前的很长一段时间内水汽条件差,而且后期西风槽影响时也无降水,但是槽前西南气流的持续水汽输送使得强浓雾形成所必须的水汽条件得到满足;③在大雾发生前,稳定层结逐渐建立并在大雾期间稳定维持,稳定层结的建立和维持对浓雾的形成、持续有重要作用;日出后首先在较高层出现不稳定层结,继而下传到底层,稳定层结被破坏,大雾减轻或消散;④第1阶段(25日夜里至26日上午)强浓雾出现前,能见度出现多次急速大幅振荡,在第2阶段(26日傍晚至27日上午)则未出现类似现象。     

湖州市一次连续大雾的分析

通过对1999年底到2000年初一次连续大雾过程的分析，发现对流层中层500hPa的平直纬向环流和低层的浅槽活动是大雾发生的重要条件，同时低层充沛的水汽和稳定的层结条件对大雾的发生和维持也很关键。     

河北平原一次持续大雾天气分析

利用气象观测资料和NCEP 1°×1°资料,从天气背景、温湿特征、层结条件、动力热力学特征等方面分析了2007年11月7～13日河北平原1次持续大雾的成因.结果表明:这次大雾是在较为稳定的大气环流背景下产生的,中高层以纬向环流为主,冷空气以扩散形势影响华北地区;地面夜间风速在0～2 m/s,充足的水汽及地面辐射冷却作用有利于大雾的形成和维持;大气层结是对流稳定的,同时近地面层为逆温结构;近地面层的弱辐合及持续微弱的暖平流十分有利于逆温层的维持,对于大雾长时间维持具有重要作用.大雾多发生在地面辐合线偏向冷空气一侧.本次大雾性质复杂,持续大雾由平流辐射雾-辐射雾-平流雾3个阶段构成,不同阶段大雾逆温强度及湿层厚度有所不同.     

浅谈云天变化与大气层结状态及天气系统的关系

云天变化与大气的层结状态有着十分密切的关系，同时云天变化又与天气系统的类型、强度密不可分。作为一名测报人员，通过日本数值预报产品、北京各物理量要素分析及天气预报，预先了解未来24小时影响本地的天气系统类型和强度、大气层结状态，对准确取云、减少错情有着十分重要的意义。而作为一名预报人员，认真辨析云天演变所预示的天气变化，通过云天变化来判断天气系统强度、移入、移出，对做好短期、短时、临近的天气预报，也有着积极的意义。     

2007年初一次雪后大雾天气过程分析

大雾天气是主要的灾害性天气之一。利用多种观测资料和NCEP再分析资料,分析了2007年1月15日华北和黄淮地区的雪后大雾天气产生的天气背景及其形成的温湿条件和层结特征。结果表明:在这次大雾天气发生时,亚欧大陆中高纬度的环流形势为两槽一脊型,中纬度无明显冷空气活动,南支气流较为平直,天气形势比较稳定。华北和黄淮地区位于入海高压的后部,近地面层有弱的东北风或偏东风,即有利于海洋上暖湿气流的平流输送,又不至于破坏大雾形成的温湿条件。同时,大气层结是绝对稳定的,低层有深厚的逆温层,当暖湿空气平流到温度较低的下垫面上时冷却而形成雾,因而这次大雾天气属于典型的平流雾。这种形势的稳定维持,造成了这次持续时间较长的大范围的大雾天气。另外,华北和黄淮较低的海拔高度,有利于暖湿空气的平流进入,也是大雾形成的重要因子。     

南京冬季浓雾的演变特征及爆发性增强研究

2007年12月18—19日,南京地区出现了一次持续20h的浓雾过程,其中能见度低于50m的强浓雾几乎占到整个雾过程的1／3。利用同期在南京市北郊的外场观测数据,结合NCEP再分析资料,分析了该次雾的演变过程、微物理结构及边界层特征,探讨了地面雾爆发性增强的成因。结果表明：本次雾在西南平流的增湿作用下触发生成;日出后,平流输送和地表蒸发提供了充足水汽来源,贴地层逆温因高空下沉增温而向上抬升且稳定存在,因此大雾得以维持;整个雾过程中雾滴数浓度、平均直径、含水量随时间的变化趋势基本一致,平均谱曲线均呈指数下降分布,雾滴集中在小滴端;两次地面雾爆发性增强均发生在夜间,其特征为各微物理参量明显增大,滴谱上抬拓宽;爆发性增强的原因是地表气温陡降、贴地层逆温增强及可充当雾滴凝结核的气溶胶大粒子数增多。     

安徽沿长江东部春季一次大范围雾天气过程诊断分析

利用地面气象观测资料、高空探测资料、NCEP再分析资料、芜湖市边界层风廓线雷达资料和高速公路气象观测站资料,分析了2012年3月6日安徽省沿长江东部大范围雾天气过程形成的环流背景及雾生消的物理条件。结果表明：安徽沿江东部地区此次春季大范围雾的性质为辐射雾,雾发生时雾区上空为西到西南风为主,无明显冷空气影响,地面为高压控制的均压场,有利于雾的生成和维持。由雾生消的物理条件可知,近地面水汽条件较好和长波辐射降温造成的水汽凝结是此次大范围雾形成的重要原因。地面辐射降温形成的近地面逆温层有利于雾的维持,且随着近地面逆温层的抬升,雾层变厚并发展。低空的逆温层则形成稳定的层结,阻止水汽向上传输。近地面风速大小合适,风垂直切变小,低层有湍流,中层无明显上升运动,构成雾形成的有利动力条件;而湿层变厚又阻止了水汽向高层交换,有利于雾的生成和维持。日出后,太阳辐射增强,有利于雾发生和维持的地面辐射降温、逆温和动力条件逐渐消失,雾逐渐消散。     

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。     

再论都市霾与雾的区别

都市霾的出现有重要的空气质量指示意义，而雾或轻雾与特定的天气系统相联系。由于经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快，都市霾现象或灰霾天气日趋严重，霾与雾的区分成为一个非常现实，又迫切需要解决的问题。东南沿海各省用相对湿度区分的标准普遍偏低，将大量霾记成了轻雾或雾。实际上近地层大气中每时每刻总是有霾存在的，而雾滴的存在是少见或罕见的；霾滴要想通过吸湿增长成为雾滴，必须有足够的过饱和度，能够越过过饱和驼峰才行，这在自然界并不容易。在非饱和条件下，不但非水溶性的霾不能转化成雾滴，即便是水溶性的霾粒子一般也不可能吸湿转化为雾滴。实测资料表明，出现雾时，极端最小相对湿度是91％，在相对湿度低于90％的情况下，没有观测到雾。降温是达到饱和形成雾滴的最主要、最重要的物理过程，在自然界中的霾滴通过吸湿过程增长成雾滴几乎不可能。历史上我国各级气象部门从来不存在以相对湿度70％界定轻雾与霾的补充规定。区分霾和雾，应该根据影响天气系统的变化，结合宏观特征的各种判据来确定。建议将相对湿度的阈值定为90％，作为区分轻雾与霾的辅助判据是合理的。     

南岭大瑶山高速公路浓雾的宏微观结构与能见度研究

南岭山地地处南亚热带湿润型季风气候区,每年9月至次年5月有华南准静止锋活动时均会有浓雾发生,每月浓雾日可高达15—18 d,尤其是中国目前最长的京珠高速公路通过南岭主脉大瑶山的乐昌—乳源段,路面海拔高度从200 m增至800多米,山地的抬升使雾害更加严重。在南岭大瑶山高速公路开展的两次多学科综合野外观测,内容包括目测能见度、器测能见度、雾滴谱、雾含水量、系留探空、双参数低空探空、雾层湍流扩散、气溶胶粒子谱、气溶胶成分谱、雾水样品成分、雨水样品成分。对典型个例进行了天气学分析,雾的宏观结构特征分析,雾的微物理特征分析。认识到南岭山地浓雾发生频率高,雾害十分严重,是典型的平流雾和上坡雾,实质上是出现在相对较高海拔高度上的低云,与华南锋面活动尤其是华南准静止峰的活动密切相关,局地地形的作用也非常重要。其特点是浓雾持续时间长、能见度极其恶劣、团块结构明显、雾滴尺度大、浓度不高、含水量较大、雾层内的湍流扩散能力比晴空区强,与中国过去研究较多的辐射雾差别较大。发现雾含水量与能见度呈明显的反相关关系,含水量较大时能见度较小;南岭山地雾含水量等微结构特征量的起伏变化,除与雾体本身的结构不均匀有关外,一个重要的原因是平流因素的影响,南岭山地下垫面的不均匀性,雾体随环境风的平移过程中,不规则的爬坡、翻越山坡的运动是造成雾体结构不均匀、振荡起伏变化的另一个重要原因。该地气溶胶粒子谱是呈单调下降的幂函数谱,次微米粒子浓度甚高,南岭山地气溶胶中含有高浓度的硫酸盐粒子,是优质凝结核,有利于雾的形成。雾的存在可以清除大气中的微量成分,雾滴可以包含浓度很高的污染物成分。同时,较之云滴而言,雾滴也很容易被地表物体(如植被、建筑物等)的垂直表面所截获,构成另一类清除过程。在南岭这样的大面积森林地区,这类清除过程可能是很重要的。研究本地区雾的特征变化,对建立本地区雾的预警预报系统有很大的现实意义,并为开展消雾试验提供了基本资料。     

成都双流机场夏季大雾天气特点及形成机理

利用NCEP 1°×1°再分析资料、成都双流机场自动观测资料,统计分析了2003～2015年双流机场夏季大雾出现时气象要素的特征,并对2003～2015年出现的大雾天气过程进行合成分析,以探寻双流机场夏季大雾的特征和形成机理。结果表明:双流机场夏季大雾均为辐射雾,持续时间较短,风向多为偏南风和西南风,风速较小;大雾发生在降水系统后部的负渦度区内,前期降水为大雾形成提供了充足的水汽条件,前一日20时相对湿度在80%以上,大雾出现时相对湿度在92%以上;在高压系统稳定维持的天气背景下,中高层干空气侵入促使双流机场上空维持上干下湿的结构;下沉气流的存在有利于下沉增温和近地面辐射降温共同形成等温或逆温结构,促进稳定层结的建立,有利于大雾的维持。      

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.     

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 200m to more than 800m 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 fog- drops,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 fine sky.They differ 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 kird 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.     

北京市一次大雾过程边界层结构的模拟研究

利用一个包括土壤 植被 大气相互作用的一维边界层模式 ,对 1999年 11月发生在北京的一次大雾过程的边界层特征进行了数值模拟。通过与相应时段边界层观测资料的对比表明 ,模式能较好地模拟出雾的大气边界层结构特征 ,以及雾的发生、消散时间和持续过程。由于模式中包括了辐射和平流物理过程 ,因此 ,模拟结果进一步证实相应的雾属于平流辐射雾。另外 ,对模式模拟结果的不足之处和可能原因也进行了分析。