论文总字数：20055字

目 录

1、引言 1

2、个例收集和数据来源 3

2.1个例收集 3

2.2资料来源 3

3.持续性浓雾形成因素分析 7

3.1持续性浓雾时空分布 8

3.2持续性浓雾天气系统分析 11

3.3水汽输送分析 16

3.4 下沉气流分析 18

4、浓雾持续时间影响因素分析 22

4.1天气系统对浓雾持续时间的影响 22

4.2逆温层结对浓雾持续时间的影响 27

4.3逆温强度对能见度的影响 28

5、结论 29

6、参考文献 30

附录1 32

附录2 38

致谢 39

持续性浓雾空间分布雾持续时间能见度及相关性研究

邵乃夫

, China

Abstract: In this paper, NCEP FNL data, NCAR/NCEP reanalysis data and Micaps data are used to study the eight durative dense fog that collected before. By analyzing the weather system, water vaper transport and inversion layer, it is found that the movement of high pressure ridge , short dry wave and large-scale sinking movement are favorable for the formation and development of dense fog. If the durative dense fog is the advection fog, the more water vapor transport, the wider the dense fog distribution is. Apart from that, the more severe sinking movement is, the wider the dense fog distribution is. In addition, the wider the fog distribution is, the more dense fog distribution will be. From the aspect of durative time and visibility, if the upper layer is dry with its below layer keeping wet, the dense fog will becomes durative and the visibility will becomes lower. Besides , sinking movement as well as inversion layer can make the same effect.

Key words: durative dense fog; Boundary layer temperature and humidity characteristics；water vaper transport；sinking movement

1、引言

雾作为一种灾害性天气现象，在近年来受到了社会上越来越广泛的关注。雾的定义为：在贴地层的空气中悬浮有大量水滴或冰晶微粒从而使水平有效能见度下降到1km以内的天气现象。学术界根据雾的能见度不同，将雾分为以下5类

1. 水平能见度距离在1—10公里之间的称为轻雾。
2. 水平能见度距离低于1公里的称为雾。
3. 水平能见度距离200—500米之间的称为大雾。
4. 水平能见度距离50—200米之间的称为浓雾。
5. 水平能见度不足50米的雾称为强浓雾。

其中浓雾，特别是持续时间长的浓雾危害最大。对人体健康与交通安全有重大的威胁。按照浓雾形成的物理机制或产生的地点，这些浓雾可为辐射雾、平流雾、海雾等等。以辐射雾为例，辐射雾在陆地上最为多见、大都出现于后半夜，日出后消散，强度大的可持续到午后，常常处于高压控制地区，多为晴朗微风的夜晚，整个边界层大气稳定，对流活动很弱或没有。在这种条件下，如果有充足的水汽输送以及较强的逆温层，受地表辐射降温影响，辐射雾产生并逐渐发展，最终形成持续时间较长的浓雾。目前，学术界对持续性浓雾进行了很多研究，但这些研究多为个例分析，并且个例之间的对比较少。因此，本次研究的目的与意义在于对持续性浓雾进行个例对比与统计分析，从而为持续性浓雾的预报提供更多的启示。

国内最早对雾的观测是在上海，虽然当时仪器简单，但填补了一些当时国内的雾研究空白。在20世纪80年代以后，随着社会经济的逐渐发展，雾越来越受到人们的重视。我国学者对雾开展了一系列丰富的研究。在1985年12月15日至1986年1月14日，蒋瑞宾^[1]等在成都双流机场对雾进行了外场观测，并分析了雾的宏微观结构；自1988年冬季开始的到1991年春季，鲍宝唐^[2]等在黄埔江边针对雾的理化特性进行了观测研究；李子华^[3]等分析了在1996年12月27日至31日，沪宁地区发生的一次持续5天的浓雾天气过程。他们发现了在宁沪高速公路上观测到的辐射雾具有双层结构和爆发性特征。

进入21世纪以来，我国学者根据以往的研究进展，采用了更加先进的科研手段，从多个方面对持续性浓雾展开了逐渐深入的研究。刘小宁^[4]等发现我国的大雾在气候分布方面具有东南多西北少的特点，同时，大雾具有很强的局地性特征。何立富^[5]等分析了2004年11月29日至12月3日华北平原的一次持续性大雾天气过程，在对天气背景进行了细致的分析后，用地表热平衡方程计算出地表热通量，定量的反映出地表辐射降温对整个过程的影响，发现了地表净辐射产生的辐射降温是整个大雾过程的触发与加强机制，中低空下沉气流有利于近地层处于弱风条件并保持层结稳定；低层暖平流与边界层浅层抬升使此次大雾有较长的持续时间。在2006年至2009年期间，大气物理学院分别在南京北郊浦口区与南京城区开展了长达4期的长三角地区冬季雾外场综合观测实验。此次外场观测取得了非常丰富的研究成果。其中观测到2006年12月24日至27日南京地区一次持续4天的浓雾过程。对于此次浓雾过程，刘端阳^[6]等发现雾滴平均含水量与平均直径与1996年的观测结果相当，同时，含水量最大值相较10年前增大了4倍，但数密度比10年前小。最后，刘端阳等还指出近地层持续存在的强盛水汽平流造成了此次强浓雾过程的产生，同时，在爆发增长时，雾含水量发生突增；除此之外，张礼春等研究了水汽输送以及低层辐合对此次过程的影响。马翠平^[7]等对在2007年12月17日至28日冀中南地区发生的持续性大雾过程进行了分析。此次持续12天的大雾过程是由辐射雾、平流雾、平流辐射雾、锋面雾以及雨雾组成的。马翠平等发现水汽输送与东北风的维持有利于强浓雾天气的形成与较长的持续时间。弱水汽辐合、正涡度区与900hPa以上的暖脊有利于雾的维持与发展。马翠平等^[8]还分析了冀中南及天津地区在2010年11月30日至12月2日发生的一次大范围大雾过程，并指出水汽输送与850hPa西南急流重建直接导致此次强浓雾的形成；并且因气象条件造成的水汽聚集、凝结以及逆温层结是平流雾得以维持的原因。赵玉广^[9]等分析了近几年来在华北平原发生的三次持续性大雾过程。这三次持续性浓雾的时间分别是2002年12月8日至19日、2007年12月17日至28日以及2013年1月8日至31日。他指出高空纬向环流长时间维持使得冷空气活动偏弱，并且在地形阻挡方面，太行山、燕山对冷空气的阻挡与削弱作用使华北平原长期处于静稳天气，是华北平原大雾天气有较长维持时间的根本原因；在纬向环流背景下，多个“干性短波槽”活动、大尺度下沉运动是华北平原大雾加强与维持的重要原因。太行山山地地形所造成的地面辐合线以及偏西气流越过太行山后的下沉增温作用导致层结更加稳定。焦圣明^[10]等对2013年11月30日至12月9日江苏省出现的持续性强浓雾进行了分析，发现高压带的长时间维持是此次强浓雾长时间维持的重要天气条件；东南暖湿气流、低空下沉逆温与地表辐射冷却有利于强浓雾的形成；深厚逆温层结与双层逆温是此次强浓雾出现的重要热力条件；除此之外，弱冷空气的侵入作为促发因子使雾体爆发增强。

国外学者对雾开展的大规模综合观测始于上世纪初。在1917年，英国学者Taylor^[19]等人曾开展了雾的外场观测，研究了雾的成因与辐射雾形成的必然条件。Roach,W.T.(1976)^[20]对辐射雾进行了外场观测，Roach(1976)雾观测研究，首次指出温度、液态含水量、能见度、风速、辐射、湍流形成等物理量存在准周期震荡,并且Roach将准周期振荡归因于重力波在边界层顶的传播；并且指出平流引起的变化大约5-10分钟，较长时间的准周期震荡可能由雾顶辐射冷却和湍流生成之间起伏平衡所制约。Eldridge^[21]等（1961）分析了雾滴谱分布、含水量和能见度的变化特征。Fitzjarrald与Lala^[22]（1989）通过研究发现，对于持续时间超过30min的雾，其厚度可能超过50m；并且对于能见度大约100m的浓雾，其液态含水量在0.1至0.2g/m³之间。Meyer(1980)^[23]对一次辐射雾的霾-霾转化过程进行了分析，发现雾微物理量在霾-雾转化过程中的变化特征。Brown和Roach^[24]发现了前人所忽略的雾滴沉降对雾水含量的影响，并建立了较为完善的雾模式。

近20年来，国外学者开展了一些外场观测，取得了一些云雾物理领域的进展，比较著名的观测有科罗拉多大学在1998-1999年冬季所组织的在美国圣华金山谷开展的山谷雾外场综合试验、Gultepe等^[25]在2005-2006年冬季在加拿大东海岸和安大略省分别开展冬季暖雾外场观测（FRAM计划），其通过海雾和陆地雾微物理特征参数化来提高雾模式的预报能力。Haeffelin^[26]等在法国的巴黎开展了雾外场观测试验，他通过湍流混合以及气溶胶数密度超过临界值来解释雾滴活化以及雾的形成。Nancy E. Westcott^[27]从气候学角度研究了美国中西部的浓雾过程，并指出浓雾的产生时间以及浓雾的范围可以作为雾持续时间很好的预报因子。在数值模式方面，MIKIO NAKANISHI^[28]使用了大涡模拟来研究辐射雾的结构与雾团的分布，并与观测结果有较好的一致性。

目前，学术界通过观测分析、数值模式等方式对持续性浓雾进行了不断深入的研究。但是，这些研究大多是仅仅对一次过程进行个例的分析，而且停留在了定性方面，缺乏深入的定量研究。本文将在大量阅读相关文献的基础上，进行如下的研究。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：20055字

相关图片展示：