任兆鵬 , 李昊倩, 鞠 霞, 王國(guó)清

(1. 青島市氣象局, 山東 青島 266003; 2. 青島市氣象災(zāi)害防御工程技術(shù)研究中心, 山東 青島 266003; 3. 自然資源部 北海預(yù)報(bào)中心, 山東 青島 266061; 4. 自然資源部 第一海洋研究所, 山東 青島 266061; 5. 平度市氣象局, 山東 平度 266700)

海霧是指在海洋影響下發(fā)生在海上、岸濱和島嶼上空的低層大氣中, 由于水汽凝結(jié)而產(chǎn)生的大量水滴或冰晶使得水平能見度小于1 km的災(zāi)害性天氣[1]。海霧造成的低能見度對(duì)海上人類活動(dòng)具有嚴(yán)重影響;海霧登陸沿海地區(qū), 會(huì)影響沿海的高速公路和機(jī)場(chǎng)等交通設(shè)施運(yùn)行, 造成嚴(yán)重交通事故, 影響人民生產(chǎn)生活[2]。

青島位于黃海之濱, 是我國(guó)沿海海霧發(fā)生頻率最高的地區(qū), 每年4—7月發(fā)生最多且絕大部分均為平流冷卻霧[3]。海霧的發(fā)生發(fā)展與環(huán)流形勢(shì)和大氣邊界層結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系[4], 海霧水平分布和垂向發(fā)展也與大氣邊界層內(nèi)溫度和濕度層結(jié)密切相關(guān)[5-6]。在海霧個(gè)例中, 霧頂常位于逆溫層底部, 霧頂長(zhǎng)波輻射和逆溫層強(qiáng)度之間存在較強(qiáng)的相互作用[7]。較淺薄海霧的頂部往往存在強(qiáng)逆溫層, 此時(shí)霧頂長(zhǎng)波輻射對(duì)邊界層底部的冷卻作用明顯[8]。Leipper分析美國(guó)加州沿岸海霧過程指出海霧形成后在偏西風(fēng)的控制下進(jìn)入沿岸地區(qū), 此時(shí)大氣邊界層內(nèi)逆溫層底的高度影響著海霧的抬升與消散[9]。黃海西部海霧垂直結(jié)構(gòu)還具有明顯的季節(jié)變化, 春季霧層較薄, 夏季較厚, 海霧入侵多集中于這兩個(gè)季節(jié)[10-11]。

前人對(duì)海霧過程的研究多集中在近海及沿海地區(qū), 在日常的業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)當(dāng)中, 對(duì)于海霧能夠影響沿岸的范圍程度, 也缺乏統(tǒng)計(jì)研究。隨著沿岸能見度觀測(cè)網(wǎng)的建立與完善, 使得研究海霧對(duì)內(nèi)陸影響程度變得可行。本文通過分析觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)青島海霧分布特征, 并通過典型海霧個(gè)例的數(shù)值模擬結(jié)果分析大氣邊界層條件對(duì)海霧分布范圍的影響。

1 資料、方法與模式設(shè)置

1.1 資料與方法

本文使用的資料主要有: (1)地面觀測(cè)數(shù)據(jù)采用青島市氣象局提供的青島地區(qū) 7個(gè)人工氣象觀測(cè)站以及 33個(gè)具有能見度觀測(cè)的自動(dòng)氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù),要素包括氣溫、露點(diǎn)、風(fēng)向風(fēng)速、能見度等。(2)探空數(shù)據(jù)使用青島市氣象局L波段探空雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù),每日07時(shí)、19時(shí)兩次觀測(cè), 要素包括溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速等。(3)天氣形勢(shì)背景場(chǎng)采用美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(NCEP)的2.5°×2.5°全球再分析資料。

本文通過公式(1)來反演大氣水平能見度[12-13],能見度低于1 000 m表示霧區(qū)。

其中q為液態(tài)水含量(單位: g/kg), 海霧模擬中多用云水含量,ρ為大氣密度(單位: g/cm3)。該公式在霧數(shù)值模擬研究中經(jīng)常被使用[5]。

1.2 模式設(shè)置

本文使用中尺度數(shù)值模式WRF(Weather Research and Forecasting)v3.9對(duì)海霧個(gè)例進(jìn)行數(shù)值模擬。模式采用兩重網(wǎng)格嵌套, 中心位置位于(36°N, 123°E)。模式初始場(chǎng)采用美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(NCEP)的1°×1°全球再分析資料 (NCEP FNL Operational Global Analysis data)。模式其他參數(shù)設(shè)定見表1。由于本文將著重分析大氣邊界層內(nèi)的層結(jié)狀況, 因此模式邊界層方案選擇對(duì)于黃海海霧過程模擬更有優(yōu)勢(shì)的YSU scheme 方案[14-16]。

表1 WRF-ARW參數(shù)設(shè)定Tab. 1 WRF-ARW parameter settings

2 海霧影響范圍特征分析

通過分析青島市 7個(gè)人工氣象觀測(cè)站(分別位于青島、嶗山、黃島、膠州、即墨、平度和萊西)1981—2010年共 30年地面觀測(cè)資料, 其中將人工觀測(cè)記錄出現(xiàn)霧的天氣現(xiàn)象記為一個(gè)霧日, 得到青島地區(qū)4月—7月年平均霧日分布(圖1a)。位于沿海的青島站和黃島站的海霧出現(xiàn)頻率最高, 分別超過 30天和 20天。隨著站點(diǎn)位置向內(nèi)陸推進(jìn), 嶗山站和膠州站的海霧出現(xiàn)頻率逐漸下降。其中膠州站雖然位于膠州灣沿岸, 但相比于位于黃海沿岸的青島站, 海霧出現(xiàn)頻率有明顯的減少, 說明膠州灣的獨(dú)特地形對(duì)于海霧的入侵有阻擋作用。最后是位于深入內(nèi)陸的即墨、平度和萊西站, 霧日數(shù)明顯減少, 都在10天以下。

自2010年以來, 青島地區(qū)能見度觀測(cè)網(wǎng)逐步建立, 目前全市具有能見度觀測(cè)的自動(dòng)站 35個(gè), 其中還包括5個(gè)海島站和2個(gè)浮標(biāo)站。由于自動(dòng)氣象站的布設(shè)逐年增加, 為了保持觀測(cè)資料的可對(duì)比性,本文挑選了 30個(gè)能見度自動(dòng)站 2014—2017年相對(duì)完整的 4年觀測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比分析, 其中將能見度觀測(cè)值小于1 km且持續(xù)時(shí)間超過2小時(shí)記為一個(gè)霧日。從2014—2017年4—7月平均霧日分布來看, 與常年平均有大致相同的分布規(guī)律, 海霧日數(shù)自沿海向內(nèi)陸呈明顯的遞減趨勢(shì)。青島近海大公島附近有霧日數(shù)的大值區(qū), 超過40天。膠州灣沿岸雖然同樣沿海, 但霧日數(shù)均在 20天以下, 比黃海沿岸站點(diǎn)明顯的減少。膠州灣西北部的霧日數(shù)在8～20天, 明顯要高于膠州灣東北部的 2～10天?？紤]在 4—7月海霧生成時(shí), 青島沿海的盛行風(fēng)向多為東南風(fēng), 因此更容易在膠州灣的西北部形成海霧并深入內(nèi)陸。而在膠州灣東北部及更偏東的即墨地區(qū)霧日最少。此區(qū)域位于嶗山山脈的西北側(cè), 處在東南氣流的背風(fēng)坡, 使得海霧不容易在東南風(fēng)的影響下到達(dá)這一地區(qū)。

3 典型海霧過程個(gè)例

本文選取青島站(36.1°N, 120.3°E)和平度站(36.7°N,119.9°E)作為海霧能夠影響沿海和內(nèi)陸的代表站點(diǎn),兩站點(diǎn)到海岸線距離約為1 km和60 km。根據(jù)自動(dòng)站能見度的觀測(cè)資料選取兩類典型的海霧過程, 一類只影響包括青島站在內(nèi)的黃海沿岸站點(diǎn)及海島站,另一類影響區(qū)域除沿岸站點(diǎn)外還深入內(nèi)陸并能夠影響到平度站。同時(shí)為了反映霧季的整體特征, 個(gè)例選取的時(shí)間在4—7月也都有涉及。根據(jù)以上原則選取2014—2017年4—7月共12次海霧個(gè)例進(jìn)行試驗(yàn)研究, 海霧個(gè)例持續(xù)時(shí)間見表 2。L1—L6個(gè)例為能夠影響沿海及內(nèi)陸的個(gè)例, H1—H6個(gè)例為只影響沿海的個(gè)例。從海霧發(fā)生的時(shí)段上來看, 所有個(gè)例都主要發(fā)生在夜間。青島站的影響時(shí)段大致從 17時(shí)開始,持續(xù)到次日的上午, 最長(zhǎng)可持續(xù)到中午前后。平度站的影響時(shí)段最早從 0時(shí)前后開始, 在日出時(shí)段結(jié)束,影響時(shí)段的特點(diǎn)更接近于輻射霧。在這些個(gè)例的白天時(shí)段, 可從可見光衛(wèi)星云圖上清晰分辨海霧的特征, 特別是在海區(qū)上的分布, 表面紋理均勻, 邊界清晰。只影響近海沿岸的海霧個(gè)例海岸線邊界清晰, 而影響內(nèi)陸的海霧個(gè)例海岸線邊界更為模糊, 表明海霧已向內(nèi)陸地區(qū)延伸(圖略)。

圖1 青島地區(qū)4月—7月平均霧日數(shù)及站點(diǎn)分布Fig. 1 Annual mean fog days from April to July in Qingdao and distribution of observation stations—(a) 1981-2010 (b) 2014-2017

表2 海霧過程個(gè)例及持續(xù)時(shí)間Tab. 2 Dates and durations of sea-fog events

4 天氣形勢(shì)背景

利用NCEP再分析資料對(duì)海霧個(gè)例的天氣形勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析, 由于海霧過程皆發(fā)生于夜間, 因此選取當(dāng)日20時(shí)天氣形勢(shì)進(jìn)行分析, 如圖2所示。L1個(gè)例中850 hPa處于平直的西風(fēng)氣流, 1 000 hPa處在黃海高壓環(huán)流的西部, 青島沿海及內(nèi)陸地區(qū)均為偏南氣流。L2個(gè)例中850 hPa處于淺槽控制, 1 000 hPa大范圍的高壓環(huán)流中心位于西北太平洋及日本,黃海和東海都已南到東南氣流為主。L3和L4個(gè)例850 hPa位于北部西風(fēng)槽的底部, 1 000 hPa高壓環(huán)流中心位于成山頭一帶, 青島沿海在 20時(shí)時(shí)還以偏東氣流為主。考慮高壓在夜間逐漸東移, 青島沿海會(huì)逐漸位于高壓后部的偏東南氣流之中。L5和L6個(gè)例1 000 hPa流場(chǎng)上看不到明顯的高壓環(huán)流中心, 但在黃海和東海海域都以南風(fēng)或東南風(fēng)為主。利于海霧的形成。

H1個(gè)例中850 hPa位于西風(fēng)槽底部, 1 000 hPa高壓環(huán)流中心位于成山頭附近, 流場(chǎng)較弱, 青島沿海以弱的東南風(fēng)為主。H2個(gè)例中黃海小高壓位置偏東偏南, 大致位于朝鮮半島南部, 青島沿海位于高壓的西北側(cè), 弱東南氣流中。H3個(gè)例中850 hPa呈東高西低的位勢(shì)場(chǎng)分布, 1 000 hPa黃海和東海有比較強(qiáng)的偏南氣流存在。H4個(gè)例850 hPa山東為高壓脊控制, 1 000 hPa高壓環(huán)流中心位于山東半島東部,未來東移之后, 青島沿海也將在高壓后部偏南氣流中。H5和 H6為連續(xù)兩天的個(gè)例, 環(huán)流形勢(shì)基本相同, 1 000 hPa高壓環(huán)流中心都位于黃海北部, H6個(gè)例的東南風(fēng)流場(chǎng)比H5有所增大。

通過典型個(gè)例的天氣形勢(shì)分析, 我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于850 hPa高空形勢(shì)雖然各有不同, 但相同的是都沒有明顯的西風(fēng)槽系統(tǒng)發(fā)展, 850 hPa流場(chǎng)都處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)流條件中。而在1 000 hPa大部分個(gè)例都位于黃海小高壓后部的東南氣流當(dāng)中, 其他個(gè)例地面流場(chǎng)則為東高西低的氣壓分布下, 形成了比較明顯的偏南氣流。因此偏南風(fēng)對(duì)于的海霧天氣的形成具有重要的作用。而對(duì)于影響內(nèi)陸和只影響沿海這兩種海霧天氣的天氣形勢(shì)差異, 在以上的分析當(dāng)中并不明顯。因此下文將對(duì)大氣邊界層內(nèi)的層結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析模擬, 找出兩類不同影響范圍海霧過程大氣邊界層結(jié)構(gòu)的差異。

5 數(shù)值試驗(yàn)

5.1 海霧個(gè)例模擬及檢驗(yàn)

利用中尺度數(shù)值模式WRF對(duì)12次海霧過程個(gè)例進(jìn)行數(shù)值模擬。云水混合比可作為能見度反演的主要參數(shù)之一[12], 從公式反演得到模式最底層大氣的云水混合比高于 0.1 g/kg的分布可較好表示地面及海面的霧區(qū)(能見度小于 1 km)范圍。從模擬結(jié)果可以看出(圖3), L1—L6個(gè)例較好地模擬出了海霧在夜間時(shí)段影響青島內(nèi)陸的情況, 霧區(qū)的范圍可延伸至平度地區(qū)。而 H1—H6個(gè)例則較好地反映出了只影響青島沿海地區(qū)的情況。將青島站 L波段探空雷達(dá)數(shù)據(jù)與模式結(jié)果相對(duì)比(圖 4), 可以看出在海霧發(fā)生當(dāng)日的19時(shí), 1 000 m高度以下大氣邊界層內(nèi)的溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)模式結(jié)果與實(shí)況探空的垂直廓線較符合, 特別是在逆溫層的高度和濕層的高度與實(shí)況觀測(cè)基本一致。因此WRF模式對(duì)于選取的海霧個(gè)例模擬能力較好。因此接下來可以利用模式輸出的時(shí)空高分辨率結(jié)果, 對(duì)于海霧發(fā)生時(shí)的大氣邊界層結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析, 研究造成海霧影響范圍差異的有價(jià)值信息。

5.2 大氣邊界層結(jié)構(gòu)分析

青島站和平度站的分別位于(36.1°N, 120.3°E)和(36.7°N, 119.9°E)。本文在分析大氣邊界層內(nèi)垂直結(jié)構(gòu)時(shí), 在青島站與平度站之間作垂直剖面, 經(jīng)度選取119.9°E—120.3°E的平均值, 緯度沿35°N—37°N。

溫度層結(jié)方面, 前人的研究已經(jīng)表明, 大氣邊界層內(nèi)的逆溫層對(duì)于海霧的形成有著至關(guān)重要的作用[22]。在海霧影響內(nèi)陸的個(gè)例中, L1—L6個(gè)例從平度至青島再向南一直到青島近海均存在明顯的逆溫層(圖5)。逆溫層頂?shù)母叨仍?00～400 m。逆溫層強(qiáng)度在3 ℃ ～ 8 ℃ , 且有隨季節(jié)的變化的特點(diǎn), L1—L4個(gè)例發(fā)生在4月份, 逆溫強(qiáng)度普遍在6～8℃℃。而L5—L6個(gè)例發(fā)生在 5月和7月, 逆溫強(qiáng)度逐漸變小, 在3～5℃℃。前人研究表明, 4月的強(qiáng)逆溫層和7月的較弱逆溫層與大氣環(huán)流條件有關(guān)[23]; 本研究認(rèn)為主要原因?yàn)榇杭镜较募狙葑冞^程中, 地面溫度升高幅度較快, 而高層溫度變化幅度相對(duì)地面較小, 因此使逆溫層的逆溫強(qiáng)度有所減弱。

在只影響沿海的個(gè)例中, 逆溫層呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。在H1個(gè)例中, 近海到青島站附近, 逆溫層明顯,逆溫強(qiáng)度在10, ℃而在北部的平度逆溫層強(qiáng)度明顯的減弱, 只有2℃。H2個(gè)例, 青島及近海逆溫層并沒有貼地, 而在約100～200 m的高度, 相應(yīng)的云水混合比高值區(qū)也有抬升, 地面云水混合比仍在0.2 g/kg以上。平度附近逆溫層幾乎消失, 地面附近云水混合比也較低。H3個(gè)例整個(gè)剖面都沒有明顯的逆溫層存在,但平度附近地面氣溫更高, 溫度垂直遞減率更大,地面附近對(duì)應(yīng)云水混合比的低值區(qū)。H4個(gè)例與 H1個(gè)例相似, 整個(gè)剖面都有逆溫層存在, 但青島附近的逆溫強(qiáng)度比平度附近要強(qiáng)。H5和H6個(gè)例在青島及近海有顯著逆溫層存在, 而向北至平度附近時(shí)逆溫層逐漸減弱消失?？偨Y(jié)來看當(dāng)內(nèi)陸地區(qū)逆溫層消失時(shí), 海霧將不會(huì)向內(nèi)陸發(fā)展, 且霧區(qū)有明顯的分界線。當(dāng)內(nèi)陸地區(qū)逆溫層強(qiáng)度明顯減弱時(shí), 海霧強(qiáng)度也會(huì)明顯減弱, 甚至消失。雖然有如H3個(gè)例沒有逆溫層存在情況, 但我們通過對(duì)比圖 3云水混合比分布圖上, H3個(gè)例霧區(qū)呈SE-NW向分布, 當(dāng)沿SE-NW作剖面時(shí), 也得到了如前的結(jié)論(圖略)。H型個(gè)例中,云水混合比高值區(qū)在離開地面一定高度, 說明有低云存在。反映了海上有霧, 到陸地上, 霧層抬升為低云。前人曾討論水汽輸送等對(duì)海霧入侵內(nèi)陸程度的影響[24], 本文的研究進(jìn)一步指出, 這種現(xiàn)象與大氣邊界層垂直結(jié)構(gòu), 如逆溫層強(qiáng)度等, 有密切關(guān)系。

圖4 青島站探空(紅色)和模式(黑色)廓線Fig. 4 Profiles of sounding data in Qingdao (red) and simulation results (black) (temperature, unit: ℃; relative humidity, unit: %)

由于4月—7月青島沿海出現(xiàn)的海霧幾乎都屬于平流霧, 因此大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)的分布特征也是非常重要的影響因素。從上文對(duì)所有個(gè)例的天氣形勢(shì)分析得到, 在1 000 hPa風(fēng)場(chǎng)上, 風(fēng)向幾乎都為偏南風(fēng), 偏南到東南風(fēng)最多。按上文方法選取同樣的剖面分析得到青島到平度大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)垂直分布圖(圖6), 可以看到, H1個(gè)例中青島及近海海域近地面以西南風(fēng)為主, 風(fēng)速在 4～8 m/s, 內(nèi)陸延伸至平度轉(zhuǎn)為偏北風(fēng), 200 m高度以上均轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)。H2個(gè)例近地面為偏南風(fēng), 風(fēng)速5～7 m/s, 隨高度逐漸增加。H3個(gè)例近地面南到東南風(fēng), 風(fēng)速青島到沿海6～8 m/s,內(nèi)陸4～6 m/s, 隨高度逐漸增加。H4個(gè)例近地面南到西南風(fēng)為主, 風(fēng)速3.5～5 m/s, 200 m高度附近有6.5 m/s的風(fēng)速中心。H5個(gè)例近地面東南風(fēng), 風(fēng)速4.5～5.5 m/s,400 m高度有9.5 m/s的風(fēng)速中心。H6個(gè)例青島到海上近地面為東南風(fēng), 風(fēng)速4～7 m/s, 300 m高度處有8.5 m/s風(fēng)速中心, 內(nèi)陸各層均轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)。分析以上個(gè)例發(fā)現(xiàn), 在只影響沿海的個(gè)例中, 青島及近海底層均為偏南風(fēng), 風(fēng)速普遍在3～8 m/s。內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)力稍弱在 3～6 m/s, 或直接轉(zhuǎn)為偏北風(fēng), 不利海霧推進(jìn)。在200～400 m的高度多存在一支極值在6～10 m/s的風(fēng)速中心, 自沿海向內(nèi)陸高度逐漸升高。在500 m高度以下的大氣邊界層內(nèi)的垂直風(fēng)速切變可以達(dá)到3～7 m/s, 較大的垂直風(fēng)切變使邊界層的湍流增強(qiáng),加之風(fēng)速中心的高度向內(nèi)陸升高, 使海霧在向內(nèi)陸推進(jìn)過程中逐漸抬升為低云。

而影響內(nèi)陸的個(gè)例中, L1個(gè)例近地面南到西南風(fēng), 風(fēng)速沿海在 4～7 m/s, 內(nèi)陸 2～4 m/s。L2 個(gè)例近地面風(fēng)向南風(fēng), 風(fēng)速1～4 m/s。L3和L4個(gè)例近地面風(fēng)速在 0.5～2 m/s, 由于風(fēng)力較弱, 地面風(fēng)向比較雜亂,南北風(fēng)并存。L5個(gè)例近地面南風(fēng)為主, 風(fēng)速 1.5～2 m/s。L6個(gè)例近地面為偏東風(fēng), 風(fēng)速在1～3.5 m/s。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)在影響內(nèi)陸的海霧個(gè)例中, 近地面的風(fēng)速相比沿海海霧個(gè)例明顯的偏小, 大部分在 1～3 m/s之間。也就是說當(dāng)海霧影響內(nèi)陸地區(qū)時(shí), 并不是我們通常所預(yù)想由于較大的偏南風(fēng)使沿海的海霧平流到內(nèi)陸, 而是大氣邊界層底層南風(fēng)風(fēng)力整體要偏弱。在200～400 m 高度同樣有風(fēng)速中心存在, 但最大風(fēng)速只有3～6 m/s, 同時(shí)500 m以下大氣邊界層內(nèi)垂直風(fēng)速切變只有 1～4 m/s, 明顯的小于只影響沿海的個(gè)例。大氣邊界層更加穩(wěn)定, 使海霧始終能維持在近地面層并緩慢向內(nèi)陸推進(jìn)。

通過以上分析得出, 海霧的影響范圍, 與大氣邊界層中的層結(jié)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。大氣邊界層的溫度層結(jié)即逆溫層的存在最為重要, 直接決定海霧影響的范圍。當(dāng)內(nèi)陸逆溫層減弱甚至消失時(shí), 海霧不再向內(nèi)陸繼續(xù)發(fā)展。逆溫層頂高度大多在300～400 m,逆溫層強(qiáng)度有季節(jié)差異, 春季逆溫強(qiáng)度較強(qiáng), 夏季較弱。

青島近海海霧多為平流冷卻霧, 在偏南風(fēng)的控制下, 來自南方的暖濕空氣, 平流到黃海西北部的冷海面上冷卻形成海霧。在統(tǒng)計(jì)的海霧個(gè)例中, 只影響沿海地區(qū)的個(gè)例, 地面風(fēng)場(chǎng)偏南風(fēng)為主, 風(fēng)速在3～8 m/s之間。內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)場(chǎng)有兩種情況, 一是轉(zhuǎn)為偏北風(fēng), 導(dǎo)致逆溫層消失, 海霧消散。二是同樣是偏南風(fēng), 風(fēng)力在 3～6 m/s, 這種情況下海霧向內(nèi)陸延伸過程中, 由于風(fēng)速較大, 近地面湍流逐漸增強(qiáng), 逆溫層強(qiáng)度減弱或是抬升, 使霧層相應(yīng)抬升。從垂直剖面來看霧區(qū)向內(nèi)陸延伸過程中發(fā)生傾斜抬升。使地面附近水汽減少, 霧逐漸消散。而能影響內(nèi)陸的海霧個(gè)例, 地面風(fēng)場(chǎng)一般都以南風(fēng)為主, 沿海地區(qū)風(fēng)力在3～7 m/s, 內(nèi)陸風(fēng)力在1～4 m/s。內(nèi)陸風(fēng)力較弱, 大氣邊界層內(nèi)湍流強(qiáng)度不強(qiáng), 使逆溫層能夠始終維持,沿海海霧延伸影響內(nèi)陸地區(qū)。

6 結(jié)論

本文利用青島地面觀測(cè)資料、L波段雷達(dá)探空資料、WRF模式模擬結(jié)果等, 分析了青島4月—7月海霧的分布特征及不同影響范圍海霧的形成原因。主要結(jié)論如下:

(1) 4月—7月海霧發(fā)生日數(shù)自沿海向內(nèi)陸呈明顯的遞減趨勢(shì)。近海大公島附近霧日數(shù)最多。膠州灣沿岸霧日數(shù)比黃海沿岸明顯減少, 受嶗山山脈的阻擋作用, 膠州灣東北部的霧日數(shù)要少于膠州灣西北部。

(2) 在只影響沿海和能夠影響內(nèi)陸的兩類海霧過程中, 850 hPa高空形勢(shì)雖然各有不同, 但相同的是都沒有明顯的西風(fēng)帶槽脊系統(tǒng)發(fā)展, 均處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)流條件中。而在1 000 hPa都有比較明顯的偏南風(fēng)。

(3) 大氣邊界層內(nèi)逆溫層的的范圍影響著海霧的分布。當(dāng)內(nèi)陸地區(qū)逆溫層消失時(shí), 海霧將不會(huì)向內(nèi)陸發(fā)展。當(dāng)內(nèi)陸地區(qū)逆溫層強(qiáng)度明顯減弱時(shí), 海霧強(qiáng)度也會(huì)明顯減弱, 甚至消失。對(duì)于只影響沿海的海霧,青島及近海近地面為偏南風(fēng), 風(fēng)速在 3～8 m/s之間,內(nèi)陸風(fēng)力減弱不明顯。在200～400 m高度存在風(fēng)速中心, 500 m以下大氣邊界層內(nèi)風(fēng)速切變大, 湍流作用使內(nèi)陸逆溫層減弱或破壞, 海霧向內(nèi)陸推進(jìn)過程中傾斜抬升成為低云, 地面霧區(qū)減弱消散。此外, 當(dāng)內(nèi)陸風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)時(shí)霧區(qū)整層消散。當(dāng)海霧能夠影響內(nèi)陸地區(qū)時(shí), 多出現(xiàn)在地面風(fēng)力較弱的情況之下, 大部分在1～3 m/s之間。500 m以下大氣邊界層內(nèi)風(fēng)速切變小, 大氣邊界層內(nèi)湍流作用不強(qiáng), 使沿海到內(nèi)陸的逆溫層能夠始終維持, 沿海海霧在弱南風(fēng)影響下延伸影響內(nèi)陸地區(qū)。