黄海海雾的微物理特性和数值模拟研究

Sea fog is a weather phenomenon wherein tiny water droplets suspend in the marine atmospheric boundary layer leading to the horizontal atmospheric visibility to below 1 km. The lower atmospheric visibility associated with sea fog has significant influences on the marine activities. The Yellow Sea is one of the most frequent sea fog occurring regions among the coastal seas of China. However, there are rare observations on the microphysics features of sea fogs over the Yellow Sea. In addition, due to the scarcity of observations available, the verification of the modeling studies of sea fogs is one of the challenging tasks in numerical modeling field of sea fog. Based on the facts, the present study will fully use the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) observations and in-situ observations to describe sea fogs over the Yellow Sea in a three dimensional view. Consequently, quantitatively evaluating the modeling results is feasible. By means of the Weather and Research Forecasting data assimilation system (WRFDA), the quality of the simulations of sea fogs over the Yellow Sea can be improved to some extent. Hence, the 3D structure, the characteristics of temporal and spatial variations of sea fogs over the Yellow Sea in spring and summer as well as its formation mechanism will be investigated. The comparison studies of sea fogs in different seasons will be conducted. This study will help understand sea fogs in depth.

海雾是悬浮在海洋大气边界层中的大量水滴使得大气水平能见度小于1km的天气现象。与海雾伴随的大气低能见度会严重影响海上各种活动的开展。黄海海域是我国沿海海雾频发的海域之一，然而对黄海海雾的微物理观测几近空白。由于观测资料的稀少等客观原因，海雾数值模拟的验证工作是海雾研究面临的主要挑战之一。鉴于此，本项目拟利用MODIS卫星遥感观测和外场观测资料对海雾实施三维立体分析，并实现对海雾数值模拟的结果进行定量评估。借助WRF模式的数据同化系统改善黄海春夏季海雾的模拟质量，分析其三维空间结构、时空变化特征、及其形成机制，对比其异同，提高对黄海海雾的认识水平。

海雾是悬浮在海洋大气边界层中的大量水滴使得大气水平能见度小于1km 的天气现象。黄海海域是我国沿海海雾频发的海域之一，然而对黄海海雾的微物理观测几近空白。数值模式是研究海雾的重要手段。鉴于此，本项目利用MODIS 卫星遥感观测和外场观测资料对海雾实施三维立体分析。借助WRF 模式对黄海海雾进行模拟，分析其三维空间结构、时空变化特征、及其形成机制，提高对黄海海雾的认识水平。.本课题的主要研究内容是基于MODIS 卫星遥感观测资料和现场观测资料对黄海海雾的微物理特性进行观测分析。借助WRF模拟结果分析黄海海雾的三维空间结构特征、时空变化特征及其形成机制，重点探讨长波辐射冷却作用和湍流混合作用。.对六个黄海海雾个例结合MODIS卫星资料进行了微物理特性分析，发现黄海海雾个例无论春季还是夏季的云水路径值主要分布在20-60 g/m2之间，少部分区域值在60-80g/m2，最大值达到140g/m2。.对2004年4月11日个例的三维结构和形成机制进行了观测和数值模拟研究，研究发现基于观测分析，这次海雾过程为一次典型的平流冷却雾过程。分析模式结果发现，长波辐射冷却在雾顶起到了很重要的冷却雾顶的作用，并通过湍流混合冷却了整层雾层。雾顶冷却作用强过来自海表面的加热作用。海雾借助湍流向上发展，热浮力作用在湍流产生过程起到主要作用。另外，逆温层在海雾生命过程中起到了阻止海雾向上扩展的作用。.本课题除了对黄海海雾进行了分析外，还开展了北大西洋海雾的气候统计，得到了初步结果。研究发现北大西洋海雾主要发生在中高纬度海域，西北大西洋海雾发生频率多于东北大西洋，雾季主要从4月开始，8月结束。北大西洋海雾发生时主要盛行南风和西南风，最适合海雾发生的风速为8m/s。海水温度在5°C - 15°C时最有利于海雾发生，但海温高于25度时，几乎没有海雾观测。海雾发生时海气温差在-1°C - 3°C，0°C - 2°C最有利于海雾发生。研究还发现，在北大西洋海域主要盛行两种海雾：平流冷却雾和平流蒸发雾。.以上研究结果丰富了黄海海雾的观测和数值模拟研究，对海雾的预报提供了一定的理论指导意义。