黃彬,侯淑梅,吳振玲,渠鴻宇
(1.國(guó)家氣象中心,北京100081;2.山東省氣象臺(tái),山東濟(jì)南250031;3.天津市氣象科學(xué)研究所,天津300000)
海霧是在海洋影響下出現(xiàn)在低層大氣中大氣水平能見度小于1 km的天氣現(xiàn)象[1]。在一定的環(huán)流形勢(shì)下,海氣相互作用形成海霧。影響海霧生消的不僅有氣象因素,也有水文因素[2]。氣象因素中氣溫、濕度和穩(wěn)定度起著關(guān)鍵性作用,水文因素中海流和表層海水溫度的作用最為顯著。學(xué)者分析認(rèn)為海洋上大氣邊界層的溫、濕和風(fēng)的垂直結(jié)構(gòu)對(duì)于海霧的形成、發(fā)展和消散起著重要的作用[3-7]。張?zhí)K平等[8-10]通過(guò)對(duì)海霧低空氣象水文條件的分析,認(rèn)為黃海夏季海霧是西風(fēng)帶系統(tǒng)與副熱帶系統(tǒng)的相互作用,并指出了逆溫層在海霧形成過(guò)程中的重要作用。春季逆溫層是非常明顯的季節(jié)性逆溫,屬于強(qiáng)穩(wěn)定的層結(jié),而夏季溫度層結(jié)近于等溫或者較弱逆溫,靜力穩(wěn)定度較春季下降,利于湍流發(fā)展,海霧向上發(fā)展,因此夏季海霧的厚度一般大于春季。海霧主要發(fā)生在常規(guī)觀測(cè)資料稀少的海上,許多學(xué)者[11-16]基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)的海霧觀測(cè)技術(shù)開展研究,例如吳曉京等[15]用衛(wèi)星遙感資料分析了黃渤海海霧季節(jié)變化的特征,得出黃海海霧的多發(fā)期和罕見期分別在4—6月和8—11月。
青島位于山東半島東南沿海,緊鄰黃海。國(guó)際綜合海氣數(shù)據(jù)集(International Comprehensive Ocean-Atmosphere DataSet,ICOADS)分析指出[17],4—7月是黃海以及東海和渤海部分海域海霧頻發(fā)的季節(jié)。霧季中海霧頻率逐漸增大,6月山東半島以南海域海霧最大頻率達(dá)到20%。6月也是青島附近海域海霧發(fā)生頻率最高的時(shí)期,年平均10 d。統(tǒng)計(jì)分析指出[18-23],傍晚17—19時(shí)(北京時(shí),下同)和凌晨23—08時(shí)兩個(gè)時(shí)間段海霧生成頻率最高。2018年6月9—10日上海合作組織青島峰會(huì)(以下簡(jiǎn)稱“峰會(huì)”)在青島召開,9日晚上20—22時(shí)有燈光焰火晚會(huì),大氣能見度至少達(dá)到2 000 m以上煙火表演才有較好的觀賞性。作為峰會(huì)主會(huì)場(chǎng)的青島國(guó)際會(huì)議中心在奧帆基地,近10 a的氣象資料統(tǒng)計(jì)表明,6月9日青島奧帆基地出現(xiàn)大霧的概率分別為70%和80%。實(shí)況監(jiān)測(cè)表明:6月4日開始青島附近海域出現(xiàn)海霧;6—7日青島海霧逐漸增強(qiáng),大氣能見度最低值為170 m;8日23時(shí)后能見度突然好轉(zhuǎn),能見度最低值大于2 000 m;9日白天輕霧,能見度在8 000 m左右,傍晚19時(shí)后大氣能見度開始降低,焰火表演期間大氣能見度大于2 000 m,雖然有波動(dòng),但在焰火表演期間(9日19—22時(shí)),大氣能見度維持在3 900~4 400 m,精準(zhǔn)的海霧預(yù)報(bào)是整個(gè)氣象服務(wù)的關(guān)鍵點(diǎn)。
本文針對(duì)此次重大氣象保障服務(wù),分析了海霧生消變化大氣邊界層特征,探討海霧演變的原因,并初步分析能見度閾值的預(yù)報(bào)。
(1)本文依據(jù)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)海霧形狀范圍的演變過(guò)程,根據(jù)Himawari-8可見光云圖(可見光分辨率0.5 km,紅外分辨率1.6 km),采用風(fēng)云衛(wèi)星紅外雙通道量溫差技術(shù)反演海霧,時(shí)間間隔為1 h;(2)歐亞地區(qū)高空?qǐng)D,地面加密自動(dòng)站資料,分辨率為0.5°×0.5°,美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)提供的FNL再分析資料(Final operational global analysis)水平分辨率為1°×1°,時(shí)間間隔為6 h;(3)東北亞區(qū)域全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)(NorthEast Asia Region-Global Ocean Observation System,NEARGOOS)的海表溫度數(shù)據(jù),美國(guó)國(guó)家環(huán)境信息中心(National Centers for Environmental Information,NCEI)的高分辨率海溫日值數(shù)據(jù)(daily Optimum Interpolation Sea Surface Temperature,OISST),日均海溫資料分辨率為0.25°,月均海溫資料分辨率為1°。
2018年6月4日08時(shí)500 hPa(圖略)冷渦中心位于(118°E,51°N)附近,其南部中緯度高空槽位于京津、冀魯交界和河南省中部一帶。700 hPa(圖略)槽比500 hPa略偏東。850 hPa(圖略)在晉冀魯豫一帶是一個(gè)16℃的暖中心,925 hPa在同位置也是一個(gè)暖中心,有利于形成逆溫層。受500 hPa高空槽影響,4日白天山東半島南部沿海地區(qū)及黃海海域出現(xiàn)弱降水,大氣邊界層內(nèi)濕度增大。地面圖上(圖略),氣旋中心也位于(118°E,51°N)附近,其南部向南伸到河北和山東交界處形成一個(gè)低壓槽,黃海以東到日本一帶是海上高壓,山東處于高壓后部,黃海沿岸地區(qū)為南到東南風(fēng),4日夜間黃海中部開始出現(xiàn)海霧。
6月5日,500 hPa中緯度高空槽東移入海,冷渦緩慢東移,其北側(cè)冷空氣旋轉(zhuǎn)南下在冷渦西側(cè)形成橫槽。6日08時(shí),500 hPa冷渦底部小股冷空氣分裂南下,在河北省東北部到山東半島形成一個(gè)切變,同時(shí)中緯度短波槽移入黃海。850 hPa華北地區(qū)暖脊發(fā)展旺盛,在冀魯交界處形成一個(gè)24℃的暖中心,地面圖上河北省形成低壓中心,山東處于低壓前部,受西南氣流控制。4號(hào)臺(tái)風(fēng)“艾云尼”位于海南、廣東和廣西交界處,受其影響,陸上高壓減弱。20時(shí),我國(guó)東部地區(qū)受東北—西南向的低壓帶控制,中低緯度地區(qū)形成東高西低的形勢(shì),黃海沿岸處于高壓西部,盛行東南風(fēng),邊界層再次顯著增濕。7日白天,黃淮一帶的倒槽減弱,但東高西低的形勢(shì)不變。6日夜間到7日黃海中部持續(xù)出現(xiàn)海霧。
6月8日08時(shí)500 hPa冷渦中心已東移入海,高空槽位于內(nèi)蒙古中部、寧夏、甘肅南部到四川一帶,槽前西南氣流增強(qiáng),中緯度環(huán)流經(jīng)向度增大,山東處于槽前的弱高壓脊控制。850 hPa冀魯一帶的暖中心減弱為弱的暖脊,同時(shí),隨著冷渦東移,朝鮮半島到黃海為低槽區(qū),山東半島的風(fēng)向由南風(fēng)轉(zhuǎn)為北風(fēng)。此時(shí)地面圖上,海上高壓東退到日本以東地區(qū),地面倒槽南撤到湖北,地面高壓從蒙古國(guó)中部向東南一直伸到山東半島和黃海海域,山東省內(nèi)大部地區(qū)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)。此時(shí)黃海中部雖然仍然有海霧,但強(qiáng)度和范圍明顯小于7日。隨著500 hPa高空槽東移,8日20時(shí)環(huán)流的經(jīng)向度繼續(xù)增大,850 hPa暖脊消失,在山陜交界處部形成一個(gè)12℃的冷中心,雖然地面上山東受倒槽影響,黃海沿岸仍然是東南風(fēng),但僅在8日前半夜短暫出現(xiàn)能見度低于1 km的大霧,后半夜能見度逐漸上升。9日夜間青島剛好處于切變線和冷渦之間的空檔區(qū),既沒有出現(xiàn)降水,也沒有出現(xiàn)大霧[24]。
從Himawari-8衛(wèi)星可見光云圖上可以看出,6月5日09時(shí)黃海北部和山東半島東南部海域有成片的海霧,形態(tài)類似“公雞型”,從圖1a中可以清晰辨識(shí)出青島附近海域有海霧,此時(shí)奧帆基地的能見度只有500 m;14時(shí)(見圖1b),海霧受日變化影響斷裂成片狀,青島附近海霧明顯減小,幾乎消散,此時(shí)奧帆基地能見度接近10 km,到了夜間海霧又開始發(fā)展。6日09時(shí)可見光上可見(見圖1c),海霧范圍明顯擴(kuò)展,大片海霧布滿整個(gè)黃海,山東半島東南沿海也有大片的海霧,海霧的形態(tài)類似“凸型”,但是衛(wèi)星反演圖上可以看出此時(shí)青島附近海域沒有海霧,奧帆基地監(jiān)測(cè)顯示能見度大于2 000 m,接近4 000 m;14時(shí)(見圖1d),海霧的形態(tài)演變成“品字型”,此時(shí)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)仍可以清晰地看出青島附近沒有海霧,奧帆基地的能見度觀測(cè)大于6 000 m;傍晚17時(shí)(見圖1e),海霧的形態(tài)略有變化,青島附近海域開始有海霧影響,此時(shí)奧帆基地監(jiān)測(cè)的能見度下降,低于2 000 m,到了夜間海霧再次發(fā)展延伸。7日09時(shí)(見圖1f),海霧鋪滿黃海,海霧形態(tài)與6日相比發(fā)生明顯變化,青島附近海域有海霧,能見度降低到1 000 m以下;14時(shí)(見圖1g),海上大范圍的海霧消散,只在山東半島東南沿海有海霧,但是青島近岸處衛(wèi)星反演顯示是低云非海霧,奧帆基地能見度大于6 000 m(見圖1g);16時(shí)(見圖1h),衛(wèi)星監(jiān)測(cè)山東半島東南沿海的“低云”邊界光滑且色調(diào)柔和,海霧特征逐漸明顯,相比14時(shí)的低云,16時(shí)衛(wèi)星反演判識(shí)為海霧(見圖1h),此時(shí)奧帆基地監(jiān)測(cè)能見度低于1 000 m,夜間海霧范圍擴(kuò)展。8日06時(shí),渤海、黃海和山東半島東南沿海有大范圍的海霧,衛(wèi)星反演監(jiān)測(cè)青島附近海域有海霧(見圖1i),7日16時(shí)—8日10時(shí)能見度監(jiān)測(cè)低于1 000 m。從衛(wèi)星監(jiān)測(cè)可以清晰地看到,8日的霧與6日和7日不同,呈“絲縷狀”,部分透過(guò)海霧可見海面。8日11時(shí),海霧范圍縮小,此時(shí)海霧變得單薄,部分鏤空可以看到下墊面海洋,青島附近是低云,能見度大于2 000 m;14時(shí)海霧變得更加稀?。ㄒ妶D1j),而且有碎片的趨勢(shì),青島附近受海霧和低云共同影響,能見度降低到2 000 m左右;至17時(shí),海上低云增多,且上游山東半島有云影響青島,云層變厚,衛(wèi)星無(wú)法辨識(shí)底層是否有海霧。
圖1 2018年6月5—9日海霧衛(wèi)星監(jiān)測(cè)(上一行)及反演(下一行)(色標(biāo)代表反演海霧)
從衛(wèi)星監(jiān)測(cè)和反演可以看出,5—9日海霧有明顯的演變,形態(tài)也有不同的變化,海霧基本在夜間發(fā)展擴(kuò)展,白天影響范圍有所減小,5日海霧形成,6—7日是海霧發(fā)展階段,7日海霧最為嚴(yán)重,8日和9日海霧處于減弱階段。單站點(diǎn)奧帆基地能見度監(jiān)測(cè)分析表明,有海霧時(shí)能見度小于2 000 m。
從奧帆基地能見度隨時(shí)間的演變可見(見圖2),能見度受海霧影響有明顯的變化。5—9日最低能見度為170 m,出現(xiàn)在8日05時(shí),最高能見度為11 251 m,出現(xiàn)在5日16時(shí)。從奧帆基地能見度時(shí)間演變可以看出,5日白天受海霧影響,奧帆基地能見度只有500 m,到了15時(shí)青島附近海霧幾乎消散,能見度陡升,16時(shí)最高能見度達(dá)到11 251 m,只是5日夜間出現(xiàn)了短時(shí)間能見度小于1 000 m的大霧,其余時(shí)間能見度均大于5 000 m。從衛(wèi)星監(jiān)測(cè)和反演可以看出,6日白天沒有海霧影響青島附近海域,能見度均大于2 000 m,白天最高能見度出現(xiàn)在14時(shí),為6 388 m,16時(shí)海霧向青島附近海域靠近,能見度從6 284 m陡降到2 991 m,17時(shí)青島附近海域有海霧影響,能見度降至1 955 m,17時(shí)—7日05時(shí),能見度平穩(wěn)維持在2 000 m左右。7日06時(shí)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)顯示山東半島東南沿海有大范圍的海霧,青島受其影響,能見度從1 297 m陡降至329 m,至10時(shí)能見度一直維持500 m以下,最低能見度為08時(shí)的203 m。10時(shí)后衛(wèi)星監(jiān)測(cè)和反演表明青島近海為低云,奧帆基地能見度轉(zhuǎn)好,能見度迅速上升到3 869 m,14時(shí)能見度上升到5 218 m。16時(shí)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)分析在山東半島沿海有海霧,海霧甚至深入內(nèi)陸,能見度快速降到1 000 m以下,海霧引發(fā)的低能見度從7日16時(shí)一直持續(xù)到8日10時(shí),在這期間能見度保持在500 m以下長(zhǎng)達(dá)8 h,僅僅在06—07時(shí)能見度好轉(zhuǎn),大于2 000 m,最低能見度出現(xiàn)在8日05時(shí),僅為170 m。11時(shí)雖然黃海仍有海霧,但是青島附近以低云為主,能見度升到9 165 m。13時(shí)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)和反演顯示青島附近海域是霧和低云的混合,能見度又迅速下降到2 000 m以下,雖然8日下午能見度開始下降,但并沒有像7日那樣一直下降,8日13時(shí)—9日早晨能見度一直維持在2 000~3 000 m。9日白天能見度上升,大于5 000 m,9日20—23時(shí)焰火晚會(huì)表演期間能見度在4 000 m上下波動(dòng),沒有再出現(xiàn)低于2 000 m的大霧,符合焰火晚會(huì)表演對(duì)能見度的需求。
圖2 2018年6月5日01時(shí)—9日23時(shí)青島奧帆基地能見度、氣溫和海表溫度時(shí)間演變圖
由上述分析可知,能見度和海霧有很好的一致性。一般來(lái)說(shuō)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)海面上有清晰明辨的海霧,能見度會(huì)降低到1 000 m以下,在海霧密實(shí)時(shí),能見度只有幾百米。海溫實(shí)況監(jiān)測(cè)表明,海面溫度介于5~20℃之間,同時(shí)氣海溫差1~4℃時(shí)黃海海霧生成機(jī)會(huì)最多[2],其中溫差1~2℃對(duì)海霧生成最為有利[5-9]。6月7—9日黃海中部海溫17~19℃,2 m氣溫19~20℃(見圖2),滿足形成海霧的氣海溫差條件。從能見度、氣溫和海溫可以看出,海溫相對(duì)恒定,變化較小,氣溫和能見度變化曲率保持一致,5—9日當(dāng)氣溫升到日最高時(shí),能見度也為當(dāng)日最好,故能見度有日變化;氣溫和海溫接近時(shí),能見度最低;當(dāng)氣溫開始升高時(shí),能見度也隨著升高,當(dāng)氣溫大于海溫2℃時(shí),能見度升高的更快。
下面主要分析海霧發(fā)展和減弱發(fā)展邊界層特征,探討海霧生消演變以及預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。
黃彬等[2]統(tǒng)計(jì)分析影響青島的霧主要為平流霧,海霧發(fā)生時(shí)多為S—SE風(fēng)。4日20時(shí)(見圖3a),黃海東海維持一致的S—SE風(fēng),有利于將低緯地區(qū)暖濕空氣輸送到青島沿海地區(qū)。東海126°E以東有水汽輻合區(qū)域,中心值為-10×10-7g/(cm2·hPa·s),S—SE風(fēng)將大的濕度區(qū)向西北推送到山東沿海附近海域,在青島沿海積聚形成一個(gè)弱的水汽輻合區(qū)域,中心值為-2×10-7g/(cm2·hPa·s),5日早上在山東沿海形成海霧。5日20時(shí)(見圖3b),受臺(tái)風(fēng)北上影響,126°E以東水汽輻合區(qū)域被切斷,水汽來(lái)源轉(zhuǎn)變?yōu)?0°N以南低緯,在浙江沿海—山東沿海形成大范圍沿著海岸帶水汽輻合“S”帶狀區(qū)域,與4日相比,青島沿海形成的水汽輻合區(qū)域中心值增大,中心值為-6×10-7g/(cm2·hPa·s)。6日早上黃海形成大范圍海霧。6日20時(shí),在臨近江蘇和山東的35°N附近的黃海海面上,東南風(fēng)速達(dá)12 m/s,而在奧帆基地附近沿岸的東南風(fēng)只有6 m/s,向岸風(fēng)在奧帆基地附近形成強(qiáng)烈的風(fēng)速輻合,水汽不斷在青島沿海地區(qū)聚集,1 000 hPa水汽通量散度在奧帆基地是一個(gè)中心為-9×10-7g/(cm2·hPa·s)的水汽輻合中心,青島附近海域及其上游黃海中部的相對(duì)濕度達(dá)90%,甚至95%以上。7日20時(shí),31°N以北雖為S—SE風(fēng),但是30°N以南S—SE暖濕氣流被切斷,從流場(chǎng)上看出朝鮮海峽的東北氣流轉(zhuǎn)為東南氣流,因此不是低緯的東南暖濕氣流,而是日本海的東北冷氣流,與6日相比,黃海的東南風(fēng)速減小,奧帆基地風(fēng)速輻合也減小,水汽輻合區(qū)域中心值減小為-6×10-7g/(cm2·hPa·s)(見圖3d)。4—7日青島海霧處于發(fā)展階段,并呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢(shì),7日海霧達(dá)到最強(qiáng),白天僅有短暫的4 h能見度在2 000 m以上,其他時(shí)間一直維持在2 000 m以下的低能見度狀態(tài)。8日20時(shí)10 m風(fēng)場(chǎng)可見(見圖3e),由于5號(hào)臺(tái)風(fēng)北上,34°N以南的海域轉(zhuǎn)為東—東北風(fēng),34°N以北—青島僅僅在122°E以西為東南風(fēng),122°E以東已轉(zhuǎn)為偏北風(fēng),切斷了來(lái)自低緯度地區(qū)的水汽輸送。因此,盡管在青島附近海域的相對(duì)濕度仍然達(dá)到90%以上,但是形成平流霧的水汽輸送這個(gè)首要的物質(zhì)條件不存在了。9日20時(shí)(見圖3f),僅青島沿海地區(qū)還維持著弱的東南風(fēng),其他海域均已轉(zhuǎn)為東—東北風(fēng)。從1 000 hPa水汽通量散度可見,8日夜間在青島沿海地區(qū)雖然仍有水汽輻合,但輻合強(qiáng)度明顯減弱,9日20時(shí)已沒有水汽輻合,9日夜間,既沒有來(lái)自低緯度地區(qū)的水汽輸送,更沒有在青島沿海地區(qū)的水汽輻合,因此沒有出現(xiàn)大霧。
圖3 2018年6月4—9日2 m相對(duì)濕度(填色,單位:%)、10 m風(fēng)場(chǎng)(風(fēng)向桿,單位:m/s)、1 000 hPa水汽通量散度(等值線,單位:10-7 g(/cm2·hPa·s))合成圖(紅色圓點(diǎn)為奧帆基地)
從探空觀測(cè)可以看出(見圖4),5—8日期間有逆溫層,5—7日,850 hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)為暖平流,有利于逆溫層的維持和增強(qiáng)。除了近地面層濕度較大外,整個(gè)對(duì)流層均為干層,對(duì)流層中層的干冷空氣產(chǎn)生弱下沉運(yùn)動(dòng),下沉增溫也有利于對(duì)流層低層逆溫層的維持。從7日20時(shí)開始,高空冷空氣入侵,西北風(fēng)的高度從前幾天的700 hPa向下伸到850 hPa,到8日14時(shí)西北風(fēng)已經(jīng)基本到達(dá)地面,冷空氣入侵導(dǎo)致的下沉運(yùn)動(dòng)短暫增強(qiáng)了低層的逆溫,對(duì)應(yīng)8日20時(shí)—9日08時(shí)青島站t-lnp可見,逆溫雖然一直存在,但強(qiáng)度是減弱的。研究表明,出現(xiàn)平流霧時(shí)雖然不一定有逆溫,但霧的消散卻與逆溫層的破壞關(guān)系密切[2],因此,9日白天能見度好轉(zhuǎn)后晚上沒有出現(xiàn)大霧。
圖4 2018年6月5日20時(shí)—7日20時(shí)青島站t-lnp實(shí)況圖
此次海霧過(guò)程出現(xiàn)逆溫且有多層逆溫。為了便于比較逆溫強(qiáng)度與海霧的關(guān)系,將850 hPa以下出現(xiàn)逆溫(或等溫)層的次數(shù)稱為逆溫次數(shù),多個(gè)逆溫層的逆溫差之和稱為逆溫差,逆溫層上下層之間的厚度稱為逆溫層厚度,將多層逆溫層厚度之和稱為總逆溫層厚度,所有逆溫層最低層的高度稱為逆溫層最低高度。由圖5可見,逆溫層主要特征是白天下降,夜里上升,與太陽(yáng)輻射的日變化一致。5日20時(shí)青島近地面層出現(xiàn)較強(qiáng)的逆溫層,最大逆溫差達(dá)6.4℃,之后逆溫逐漸增強(qiáng),逆溫差不斷增強(qiáng)。6日20時(shí)逆溫增強(qiáng)到最大,最大逆溫差高達(dá)8.8℃,逆溫層高度達(dá)到975 hPa。7日08時(shí)由于有3層逆溫,逆溫差仍與6日20時(shí)持平,達(dá)到8.6℃。最低逆溫高度在6日夜間仍然呈下降趨勢(shì),說(shuō)明逆溫在6日沒有減弱而是增強(qiáng)。7日20時(shí)仍然有多層逆溫,逆溫層高度增加,達(dá)到900 hPa,逆溫差開始減小。7日08—20時(shí)最大逆溫層厚度趨勢(shì)上升,但是逆溫差比08時(shí)減弱,且最低逆溫層高度升高,說(shuō)明逆溫層抬升,且逆溫層內(nèi)溫度梯度減小,強(qiáng)度有所減弱。7日20時(shí)—8日08時(shí),總逆溫差下降,說(shuō)明逆溫強(qiáng)度開始處于下降趨勢(shì)。8日08—20時(shí),逆溫差增大,但逆溫層厚度和最低高度也是上升的。8日20時(shí)之后,隨著冷空氣的進(jìn)一步入侵,逆溫差和逆溫層厚度均呈下降趨勢(shì),且逆溫層最低高度上升,逆溫整體呈現(xiàn)明顯減弱趨勢(shì)。
圖5 2018年6月4日20時(shí)—10日08時(shí)青島站逆溫時(shí)序圖
綜上所述,通過(guò)逆溫的統(tǒng)計(jì)來(lái)分析逆溫的強(qiáng)度變化趨勢(shì),逆溫差和最低逆溫層高度能更好地體現(xiàn)逆溫的強(qiáng)度變化,最低逆溫層高度越低,逆溫差越大,則逆溫強(qiáng)度越強(qiáng)。逆溫強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí),可以理解為海霧內(nèi)部的湍流運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),海霧變厚,海霧處于發(fā)展階段,反之,逆溫強(qiáng)度減弱時(shí),逆溫層最低高度變高,海霧減弱消散,海霧抬升或轉(zhuǎn)變?yōu)榈驮啤?/p>
從能見度和相對(duì)濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以看出(見圖6),相對(duì)濕度和能見度有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,相對(duì)濕度增大時(shí),能見度降低,當(dāng)相對(duì)濕度大于98%時(shí),能見度小于2 000 m,當(dāng)相對(duì)濕度小于94%,能見度大于6 000 m。
圖6 2018年6月5日02時(shí)—9日23:40奧帆基地能見度和相對(duì)濕度時(shí)序圖
本文利用衛(wèi)星監(jiān)測(cè)以及反演、浮標(biāo)、海島站、常規(guī)觀測(cè)、地面加密自動(dòng)站及NCEP再分析資料,針對(duì)2018年6月9—10日上合組織青島峰會(huì)海霧發(fā)展和消散過(guò)程進(jìn)行了分析,并探討了單站點(diǎn)海霧(能見度)預(yù)報(bào)的著眼點(diǎn)。結(jié)果表明:
(1)此次青島峰會(huì)期間,4日白天受高空槽影響,山東半島南部沿海地區(qū)及黃海海域出現(xiàn)弱降水,邊界層濕度增大,導(dǎo)致4日夜間黃海中部首次出現(xiàn)海霧。5—7日,山東省受500 hPa東北冷渦南部西北氣流控制,850 hPa暖溫度脊發(fā)展,一來(lái)形成強(qiáng)勁的逆溫層,使得邊界層水汽聚積;二來(lái)地面減壓形成低壓,黃海盛行東南風(fēng),將中低緯度暖濕空氣源源不斷地輸送到黃海中部,導(dǎo)致黃海中部持續(xù)出現(xiàn)海霧。8—9日,500 hPa中緯度環(huán)流經(jīng)向度增大,850 hPa暖脊減弱,地面東高西低的形勢(shì)破壞,由東南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng),8日霧的強(qiáng)度和范圍減小,9日沒有出現(xiàn)海霧。
(2)海霧形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是低緯暖濕氣流,海霧發(fā)展階段,5日東海東部暖濕水汽在S—SE風(fēng)的推送下在黃海以及青島沿岸輻合,海霧開始形成;6—7日受臺(tái)風(fēng)北上影響,暖濕水汽來(lái)源演變?yōu)闁|海以南低緯的暖濕氣流,在S—SE風(fēng)的推送下,青島沿海附近風(fēng)速和水汽輻合,且水汽輻合散度增大,海霧處于發(fā)展階段;8—9日江淮切變線東移,黃海東南風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng),奧帆基地附近雖為東南風(fēng),卻是朝鮮海峽的東北氣流在近岸處隨著流場(chǎng)順轉(zhuǎn)形成的東南風(fēng),切斷了來(lái)自低緯暖濕的水汽輸送,青島水汽輻合減弱或消失,海霧減弱消散。
(3)綜合應(yīng)用逆溫差、總逆溫層厚度和逆溫層最低高度的統(tǒng)計(jì)分析,能更加細(xì)致地刻畫逆溫層的強(qiáng)度演變趨勢(shì)。逆溫差和最低逆溫層高度能更好地體現(xiàn)逆溫的強(qiáng)度,最低逆溫層高度越低,總逆溫差越大,則逆溫強(qiáng)度越強(qiáng),海霧發(fā)展。逆溫開始減弱時(shí),海霧達(dá)到最強(qiáng)階段;逆溫明顯減弱,海霧處于減弱消散階段。
(4)從能見度和相對(duì)濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以看出,相對(duì)濕度增大時(shí),能見度降低,當(dāng)相對(duì)濕度大于98%,能見度小于2 000 m,當(dāng)相對(duì)濕度小于94%,能見度大于6 000 m。