雾的分类及形成条件(小熊老师).pdf

雾的预报 熊秋芬 一 雾的分类及形成的天气学条件 二 灰霾和雾的区别 三 雾的边界层特征 四 雾的预报着眼点 一 雾的分类及形成的天气学条件 冷却雾 辐射雾 平流雾和斜坡雾 气团雾 蒸发雾 海雾及河湖面上的秋季雾 地方性雾 都市烟雾及混合雾 锋面雾 锋前雾 锋面经过时的雾 锋后雾 一般雾形成的主要途径 其一是增加空气中的水汽 其二是降温 雾常与逆温层相伴出现 根据产生逆温的 原因不同 可以分为湍流逆温 辐射逆温 下沉逆温 地形逆温 平流逆温和锋面逆 温 辐射雾 由于辐射冷却作用使近地面气层水汽凝结而形 成的雾 晴朗 微风 近地面层中水汽充沛 以及气层 比较稳定或有逆温存在 是形成辐射雾的四个有 利条件 常见的天气形势有 1 弱高压 脊 因为 这些地区多为晴天少云天气 同时风力微弱 只 要低层有足够的水汽 就会形成辐射雾 2 鞍 形场或均压场 由于这些地区气压梯度弱 风速 小 风向不定 若天气晴好 低层水汽充沛 就 容易有辐射雾的形成 平流雾 暖而湿的空气流经冷的地表面 或者海洋上 暖而湿的空气流到冷的大陆上 贴近下垫面的空 气冷却凝结而形成的雾 称为平流雾 平流雾的 形成条件为 1 平流条件 风速中等 2 7 米 秒 平流是风速 风向的函数 平流量大小与 风速成正比 风速大 平流引起的空气与下垫面 的温差大 容易冷却 如其他条件适当 则容易 形成雾 但是风速太大 湍流也强 容易将热量 向下传递 这样会抵消冷却的作用 风速太小 平流引起的空气与下垫面的温差小 不易形成 雾 同时风太小 湍流也很弱 仅能使下垫面上 很浅薄的一层空气冷却 即使形成雾也很浅薄 因此 只有在中等风速的条件下 不但能源源不 断地送来暖湿空气 而且应有一定强度的湍流 使雾达到一定的厚度 2 冷却条件 平流过来的暖湿空气与下垫 面之间的温差越大 低层冷却越厉害 平 流逆温越强 就越有利于平流雾的形成 3 湿度条件 平流过来的暖空气 湿度 大 也是形成平流雾不可缺少的条件 4 层结条件 出现平流雾时 低层一般都有 比较稳定的层结 使低层水汽在稳定的层 结下聚集 有利于平流雾的形成 最常见的天气形势有 1 入海变性高压 西部 2 太平洋暖高压西伸脊西部 3 气旋和低槽东部 海雾 在冷 暖洋流交汇处 当有适当的风 向 当暖湿空气吹向冷海洋面时 就容易 生成海雾 海雾范围广 厚度厚 浓度 大 多变化 持续时间长 日变化不明 显 可以整日不消 甚至维持10天以上 海雾常在气温高于海温1度 风速为2 10米 秒出现 锋面雾 锋后雾 这种雾 一般出现在锋 后冷空气不 强 天气转 晴 冷空气变 性回暖变得潮 湿 有辐射冷 却 弱风而形 成雾 南方弱冷空气过后1 2天 锋前雾 这种雾多出现在冷 锋前地面暖低压中 或均压场中 当高 空有小槽东移过 后 中低层云系逐 渐消散 由于暖区 低空气层湿度大 当夜间天空状况转 好 冷却加强而形 成辐射雾 前半夜降 水 后半 夜转晴 锋面经过时的雾 这种雾出现 在冷锋面处 于锋消状态 时 风力不 大 与冷锋 交界的暖湿 空气冷却而 形成雾 城市浓雾和烟尘雾 随着中国城市化进程的加快 国民经济迅速发展 能 源消耗量增加 目前以燃煤为主的能耗结构 使城市环境 不断恶化 很多城市都经常被灰蒙蒙的烟尘笼罩 能见度 很低 有时是通常概念的雾 更多的时候是烟 霾 飘尘 等形成的烟尘雾 烟尘雾是由高浓度的悬浮颗粒物或人类活动所产生的 气体构成 可以长时间影响能见度 严重危害城市大气环 境 甚至造成严重污染事件 浓雾中若混合有害的煤炭和 石油在燃烧或加工过程中产生的混合污染物 将加重雾的 危害程度 影响交通 城市建筑物及其它基础设施 对生 物和植物产生严重危害 影响城市的形象 影响中国城市 与国外交流与合作 严重的是影响人类健康和气候变化 二 灰霾和雾的区别 雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水 滴或冰晶组成的气溶胶系统 是近地面层 空气中水汽凝结 或凝华 的产物 雾的存在会降低空气透明度 使能见度恶 化 如果目标物的水平能见度降低到1 0 0 0 米以内 就将悬浮在近地面空气中的水汽 凝结 或凝华 物的天气现象称为雾 F o g 而将目标物的水平能见度在1 0 0 0 1 0 0 0 0 米的这种现象称为轻雾或霭 Mi s t 形成雾时大气湿度应该是饱和的 如有大量 凝结核存在时 相对湿度不一定达到1 0 0 就可能出现饱和 辐射平衡 灰霾和雾的区别 就其物理本质而言 雾与云都是空气中水 汽凝结 或凝华 的产物 所以雾升高离 开地面就成为云 而云降低到地面或云移 动到高山时就称其为雾 一般雾的厚度比较小 常见的辐射雾的厚 度大约从几十米到一至两百米左右 雾和云一样 与晴空区之间有明显的边 界 雾滴浓度分布不均匀 由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波 长关系不大 因而雾看起来呈乳白色或青 白色 灰霾和雾的区别 空气中的灰尘 硫酸 硝酸 有机碳氢化 合物等粒子也能使大气混浊 视野模糊并 导致能见度恶化 如果水平能见度小于1 0 0 0 0 米时 将这种非 水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍 称为霾 H a z e 或灰霾 D u s t h a z e 香港天文台称烟霞 H a z e 霾与雾的区别在于发生霾时相对湿度不 大 而雾中的相对湿度是饱和的 如有大量 凝结核存在时 相对湿度不一定达到1 0 0 就可能出现饱和 灰霾和雾的区别 霾的厚度比较厚 可达1 3 公里左右 霾与雾 云不一样 与晴空区之间没 有明显的边界 霾粒子的分布比较均 匀 由于灰尘 硫酸 硝酸等粒子组成的 霾 其散射波长较长的光比较多 因 而霾看起来呈黄色或橙灰色 灰霾和雾的区别 不 明 显 明 显 日 变 化 1 0 3 1 0 1 m 肉眼不可 见 1 0 0 1 0 2 m 肉眼可见 粒子尺度 不 清 晰 内 部 均 匀 黄色 橙灰 色 1 3 公 里 不饱 和 尘 硫 酸 硝 酸 碳 氢化合 物等 霾 清 晰 起 伏 明 显 乳白 色 青白 色 1 0 1 1 0 2 米 饱和水滴 冰晶 雾 边 界 颜色厚度水汽成分天气 现象 灰霾和雾的区分的初步建议 一般相对湿度小于8 0 时的大气混浊视野 模糊导致的能见度恶化是霾造成的 相对湿度大于9 5 时的大气混浊视野模糊导 致的能见度恶化是雾造成的 相对湿度介于8 0 9 5 之间时的大气混浊视 野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合 物共同造成的 但其主要成分是霾 三 雾的边界层特征 30日1日2日3日4日 2004年11月30日20 00时925hPa 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 012345 1 7 3 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 02468 2 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 4 202468 2 2 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 02468 1 2 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 02 04 06 08 01 0 0 1 7 3 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 02 04 06 08 01 0 0 2 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 05 01 0 01 5 0 2 2 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 02 04 06 08 01 0 0 1 2 0 0 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2024681 0 1 2 比湿 温度 风速 17 30 20 00 00 00 04 00 08 00 12 00 17 30 20 00 00 00 04 00 08 00 12 00 17 30 20 00 00 00 04 00 08 00 12 00 17 30 20 00 00 00 04 00 08 00 12 00 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 4 202 1 2 3 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 01234 2 0 9 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 59 09 51 0 01 0 5 1 2 3 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 05 01 0 01 5 0 2 0 9 0 0 平流雾 T RH 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 202 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 1 0 505 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 505 散度 实线 和水汽通量散度 虚线 的分布 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 1 0 5051 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 3 2 10123 温度平流 粗虚线 涡度平流 细虚线 和垂直速度 实线 的分布 1 7 0 0 h P a 以上为高压控制 8 5 0 h P a 以下的边界层浅槽东移 地面 处于均压 雾持续时间长 2 浓雾出现前 逆温层接地 边界层风 速较小 湿度大 随着雾的形成和维 持 逆温层抬至雾顶 近地层风速先增 大后减小 雾层内为湿度的基本维持 不变 而雾顶上的温度 湿度和风速 存在着明显的跃变特征 3 浓雾过程发生前期 近地层为辐 合上升和弱的暖平流区 但仍以辐射 降温为主 在浓雾维持的后期雾顶 继续辐射冷却降温 伴随着弱冷空气 的渗入和上升冷却 逆温层底被抬 高 雾再次加浓 四 雾的预报着眼点 大的环流背景下 关注 1 边界层 9 2 5 h P a 以下 2 前一天2 0 时探空 3 前期增湿条件 消散 2 0 0 8 年1 1 月2 6 日赣州雾 2 0 0 4 年1 1 月3 0 日 1 2 月4 日华北平原雾 辐射平流雾 2 0 0 5 年1 1 月2 5 2 7 日贵州 四川重庆雾 2 0 0 5 年3 月1 6 日广州市区严重的灰霾天气 2 0 0 2 年3 月2 0 日北京灰霾 参考文献参考文献 1 孙奕敏 灾害性浓雾 M 北京 气象出版社 1994 1 149 2 李子华 中国近40年来雾的研究 J 气象学报 2001 59 5 616 623 3 宋润田 北京地区冷雾的天气气候特征 J 气象科技 1999 27 3 40 48 4 黄建平 朱诗武 朱彬 辐射雾的大气边界层特征 J 南京气象学院学报 1998 21 2 258 264 5 王淑英 张小玲 徐晓峰 北京地区大气能见度变化规律及影响因子统计分析 J 气象科 技 2003 31 2 109 114 6 Li zihua Zhang Limin Zhang Qinghong The physical structure of the winter fog in Chongqing metropolitan area and its formation process J AMS 1994 8 3 316 328 7 周小刚 王强 邓北胜等 北京一次大雾过程边界层结构的模拟研究 J 气象学 报 2004 62 4 468 475 8 周小刚 王强 北京城市重烟尘雾与水雾过程的边界层结构 J 气象科 技 2004 32 6 405 409 9 徐怀刚 邓北胜 周小刚等 雾对城市边界层和城市环境的影响 J 应用气象学 报 2002 13 特刊 170 176 10 鲍保堂 束家鑫 朱炳权 上海城市雾理化特征的研究 J 南京气象学院学 报 1995 18 1 114 118 11 张利民 李子华 重庆雾的二维非定常数值模拟 J 大气科学 1993 17 6 750 755 12 吴洪 柳崇健 邵杰等 北京地区大雾形成的分析和预报 J 应用气象学报 2000 11 1 123 127 13 宋润田 金永利 一次平流雾边界层风场和温度场特征分析 J 气象科技 200