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一次冬季黄东海海雾的观测分析与数值模拟研究

徐杰  黄宁立  过霁冰  
【摘要】:利用多种观测资料及RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模式对2010年2月23日发生在黄东海的一次海雾过程进行观测分析与数值模拟,找出有利于海雾维持和导致海雾消散的因子。利用MTSAT-1R(The Multi-functional Transport Satellite)卫星反照率资料确定两次海雾的(发生过程和)范围。分析了海雾发生前的海平面气压场、气海温差场、相关测站大气水平能见度及沿岸高空站探空资料,发现气压场的改变对冬季海雾影响显著,而海雾过程中低空形势场稳定少变,卫星反照率资料估计的冬季黄渤海海域雾顶高度在130~200米之间,而在东海海域雾顶高度为100~130米之间。海雾过程中,雾区相对湿度都在90%以上,雾区2米高度气温与露点温度差在1.5℃以下,东海雾区比湿为7-11g/kg,黄海比湿为4-6 g/kg,雾区气海温差均为1-3℃,在海雾发展阶段,雾区低空为偏南风,风速2-6 m/s,有贴近海面的暖平流存在,相对湿度大,故海雾属于平流冷却雾;海雾过程空中有逆温层存在,逆温层让水汽聚集在低层,有利于海雾维持。利用RAMS模式对这次海雾过程进行数值模拟,分析了大气水平能见度、液态水路径及云水混合比的特征,发现:冬季海雾发展时,0.4-0.6 g/kg的云水混合比主要集中在100米以下,雾区液态水路径为0.04~0.1 kg/m~2。雾是由于微小的水滴(或冰晶)悬浮在接近地面的大气中,使大气水平能见度小于1km的一种天气现象。也可以认为雾就是接地的云。广义的海雾是指在海洋影响下出现在海上(包括岸滨或者岛屿)的雾。海雾造成危害的最主要的原因是导致海上及沿海周边地区大气水平能见度降低。雾的生成、发展和消散是微物理学、热力学和动力学过程之间相互作用的结果。近年来,数值模式被广泛应用于海雾的发生发展过程及物理机制研究中。黄东海海域及附近沿岸是海雾频发区域,许多学者利用观测资料与数值模式相结合的方法对该区域海雾进行了研究。傅刚等利用RAMS(RegionalAtmospheric Modeling System)多次成功模拟黄海海雾过程,模拟大气低能见度区域和可见光卫星云图观测雾区有较好符合。Gao等使用MM5(Fifth-generation Pennsylvania State University National Centerfor Atmospheric Research Mesoscale Model)模式对2005年3月9日黄海海雾进行了研究,分析了暖湿气流和逆温对海雾生消的影响。郭敬天利用RAMS模式研究了两个海雾个例的发生发展机制,以及湍流、辐射、下垫面和平流在雾发生发展的作用及其相互关系,比较了不同海雾个例之间异同点。近年来,WRF(Weather Research Forecast)模式不断发展成熟,并逐渐运用到海雾的数值模拟研究中。2010年2月22日至24日,黄、东海海域及沿岸发生重大海雾。本文利用观测资料分析与数值模拟相结合的手段研究了海雾过程中天气形势与各海气相关要素场的分布特征并找出有利于海雾维持和导致海雾消散的因子;利用RAMS模式进行数值模拟,通过分析大气水平能见度、液态水路径和云水混合比了解这海雾的发展过程及垂直方向与水平方向上云水分布特征。

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