【摘要】： 本文利用盡可能多的觀測資料和中尺度大氣模式Regional Atmospheric Modeling System(RAMS)的高分辨率數(shù)值模擬結(jié)果,對1977年08月03日發(fā)生在荷蘭北部Cabauw地區(qū)的陸地輻射霧、2004年04月11日黃海海霧和2005年03月08日東黃海海霧的形成、發(fā)展和演變過程進(jìn)行了詳盡的刻畫,并對其形成與發(fā)展機(jī)制進(jìn)行了研究。對Cabauw地區(qū)陸地輻射霧的模擬研究表明,RAMS模式對霧有較強(qiáng)的刻畫能力。對兩個(gè)海霧個(gè)例的觀測與數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn),兩者具有完全不同的特點(diǎn),湍流、輻射、平流和海表溫度(SST)等物理因素在其形成與發(fā)展過程中起不同的作用。 在荷蘭北部Cabauw地區(qū)陸地輻射霧的形成過程中,由于夜間長波輻射冷卻使近地面空氣溫度降低,使其達(dá)到飽和凝結(jié)成霧,垂直風(fēng)切變產(chǎn)生的湍流使霧向上發(fā)展。而隨著太陽的升起,短波輻射對霧層的加熱作用以及地面長波輻射的加強(qiáng),使霧區(qū)低層溫度迅速升高,造成霧區(qū)低層的層結(jié)不穩(wěn)定,湍流增強(qiáng),使霧向上發(fā)展。伴隨著霧向上發(fā)展,云水混合比降低,減弱了輻射冷卻作用,加速破壞逆溫層結(jié)。在湍流的作用下,霧迅速向高空發(fā)展,并隨氣溫升高逐漸消失。 2004年04月11日海霧覆蓋黃海大部分地區(qū)。觀測分析表明在海霧發(fā)生前氣溫高于海溫,RAMS數(shù)值模擬結(jié)果顯示由于大氣層結(jié)穩(wěn)定,垂直風(fēng)切變較弱,不能產(chǎn)生足夠強(qiáng)的湍流使海面冷卻降低低層大氣的溫度凝結(jié)成霧。垂直風(fēng)切變增大,可加速大氣的熱量向海面?zhèn)鬏?海霧在近海面處形成。由于霧本身的長波輻射冷卻作用,使霧區(qū)降溫到SST以下,引起海面的蒸發(fā)。而較弱的湍流不能使蒸發(fā)的水汽向上發(fā)展,水汽在輻射作用下產(chǎn)生凝結(jié),使云水混合比在貼近海面處最大,且隨高度迅速降低。這種云水混合比的垂直分布在輻射冷卻的作用下進(jìn)一步增加大氣層結(jié)的穩(wěn)定性,抑制湍流的發(fā)展,使海霧貼近在海面上。在發(fā)展階段,海霧在湍流的作用下向上發(fā)展,近海面處的云水混合比減小,霧頂?shù)膹?qiáng)輻射冷卻作用使霧頂處的云水含量較高,在短波輻射和霧頂向下發(fā)出的長波輻射作用下,霧低層加熱。垂直風(fēng)切變對湍流起產(chǎn)生作用,并隨霧區(qū)向東北方向移動,在海霧水平發(fā)展過程中對湍流的發(fā)展起正貢獻(xiàn)。SST敏感性試驗(yàn)表明,增加SST使氣海溫差減小,并增大霧區(qū)的范圍,減小SST使氣海溫差增大,并減小霧區(qū)的范圍。模式大氣輻射敏感性試驗(yàn)表明,關(guān)閉液態(tài)水的長波輻射后山東半島東南側(cè)海區(qū)海霧消失,成山頭東北部海霧仍然存在。模式微物理過程敏感性試驗(yàn)表明,改變單位質(zhì)量的霧滴個(gè)數(shù)只會影響霧的濃度,而不會影響霧的形態(tài)和水平分布。模式水平分辨率敏感性試驗(yàn)表明,海霧的形成與發(fā)展對模式水平分辨率從8km到4km的改變并不敏感。 與2004年04月11日的黃海海霧不同,2005年03月08-09日海霧首先在東海上空生成,并隨天氣系統(tǒng)的變化從南向北推進(jìn),逐步影響我國東海及黃海海區(qū)。此次海霧發(fā)生時(shí)垂直風(fēng)切變較強(qiáng),有足夠強(qiáng)的湍流使海面冷卻一定高度的大氣,形成高度較高的霧層。大氣長波輻射冷卻作用在霧頂附近較強(qiáng),形成了高的云水混合比含量區(qū),而在近海面處大氣輻射冷卻作用較弱,云水混合比較低。在海霧的低層,大氣層結(jié)穩(wěn)定性較弱,垂直風(fēng)切變能夠產(chǎn)生足夠的湍流,但在霧頂處穩(wěn)定層結(jié)的抑制下,湍流迅速減弱,使霧頂維持在一定高度。在09日,由于南風(fēng)和下沉運(yùn)動將暖空氣輸送到東海上空,不但增加了近海面的大氣溫度,而且增加了大氣的層結(jié)穩(wěn)定性,抑制了湍流的發(fā)展,海面很難迅速冷卻低空大氣使之飽和,造成東海上空海霧消失。模式SST敏感性試驗(yàn)表明,增加SST減小氣海溫差會減小霧區(qū)范圍,但霧頂發(fā)展較高,減小SST會加大氣海溫差,增加霧區(qū)的范圍,霧頂高度會降低。模式輻射敏感性試驗(yàn)表明,液態(tài)水的長波輻射對該海霧的形成起不到?jīng)Q定性作用,但對其增強(qiáng)十分重要。 通過比較2004年04月11日黃海海霧和2005年03月08日東黃海海霧的特點(diǎn)及形成機(jī)制發(fā)現(xiàn),前者霧頂較低,云水含量最大區(qū)貼近海面,且氣溫低于海溫,后者霧頂較高,云水含量最大區(qū)在霧頂部,氣溫高于海溫。其產(chǎn)生原因是由于前者垂直風(fēng)切變對湍流的產(chǎn)生作用弱于后者,而層結(jié)穩(wěn)定性和輻射冷卻作用均強(qiáng)于后者造成的。研究表明海霧的形成與發(fā)展機(jī)制十分復(fù)雜,需要更多的觀測和數(shù)值模擬研究才能闡明。
【圖文】：

圖 1.1 1961 年至 2006 年青島年平均霧日數(shù)（橫坐標(biāo)為月份，縱坐標(biāo)為霧日數(shù)）。Fig.1.1 The monthly mean sea fog day in Qingdao from 1961 to 2006 (horizontal axismonth, and vertical axis is day).

27圖 3.1 大氣水平能見度隨時(shí)間變化圖（m），(a）觀測，(b）模擬。Fig. 3.1 Time-height distribution of the horizontal atmospheric visibility (in m), (a) observed, (b) simu
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：P732

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 王帥;傅聃;陳德林;李鵬遠(yuǎn);傅剛;;2009年春季一次黃海海霧的觀測分析及數(shù)值模擬[J];大氣科學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

2 程相坤;程航;徐杰;馬雁軍;;一次黃海海霧成因分析及數(shù)值模擬試驗(yàn)[J];氣象與環(huán)境學(xué)報(bào);2013年06期

3 傅剛;徐杰;張樹欽;;數(shù)值模擬和衛(wèi)星反演大氣能見度對比分析[J];中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

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1 徐杰;黃寧立;過霽冰;;一次冬季黃東海海霧的觀測分析與數(shù)值模擬研究[A];第八屆長三角氣象科技發(fā)展論壇論文集[C];2011年

2 徐杰;過霽冰;黃寧立;;2012年3月28日海霧過程分析及數(shù)值預(yù)報(bào)釋用[A];第九屆長三角氣象科技論壇論文集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李鵬遠(yuǎn);黃海海霧的觀測和基于WRF模式的數(shù)值模擬研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

2 嵇曉強(qiáng);圖像快速去霧與清晰度恢復(fù)技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 齊伊玲;典型黃海平流海霧形成機(jī)制的研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

2 王冠嵐;北大西洋海霧發(fā)生頻率的氣候?qū)W特征[D];中國海洋大學(xué);2010年

3 王曉敏;寧波港集裝箱船舶在能見度不良情況下進(jìn)出港研究[D];大連海事大學(xué);2010年

4 徐杰;冬春季黃渤海海霧的觀測分析與數(shù)值模擬研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

5 楊偉波;2010年2月一次冬季黃海海霧的成因分析[D];中國海洋大學(xué);2012年

6 陸雪;黃海海霧衛(wèi)星數(shù)據(jù)同化中不同輻射傳輸模式的效果研究[D];中國海洋大學(xué);2013年

7 康永杰;雨霧環(huán)境下的視覺感知增強(qiáng)技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2014年

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本文編號：2660680