南海西北部海雾和霾海面、海岸对比观测研究

The northwestern South China Sea is one of the five main coastal fog areas in China; it is also a main ocean transportation junction and a critical military place. Thus it is very important to study sea fogs in this area. This research group already did some pre-researches about fogs on the Donghai Island in Zhanjiang in the past two years (March 15, 2010 - April 20, 2010 and February 18, 2011 - March 30, 2011), and has obtained some achievements.It is planned to carry out fog campaigns both in the coastal areas in the northwestern South China Sea and 100 km off the coast. The physical and chemical characteristics of sea fogs and boundary layer structure will be observed. First, a WPS-1000XP Wide Range Particle Spectrometer, a FM-100 Fog Monitor,a ZQZ-DN Visibility Meter and 3016IAQ PM2.5 tester will be deployed on the research ship and fog microphysics will be observed. Second, fog water collector will also be deployed on the ship and fog water will be collected to study chemical compositions and characteristics. Third, vertical profiles of temperature, pressure, water vapor content and wind in sea fogs will be observed with a tethered balloon system，the CFL-08 wind profile meter and a meteorological oceanographic buoy (59765). The data will be used to analyze the physical and chemical characteristics of fogs and the boundary layer stuctures both over the sea surface and in the coastal area; the similarities and differences between the fogs at the two locations will be useful for developing fog parameterization in sea fog forcast models in the South China Sea.

南海西北部是我国沿海5个相对多雾霾区之一,也是全国主要的海运枢纽及军事要地,开展该区域海雾和霾研究十分重要。项目团队已于2010.3.15～4.20及2011.2.18～3.30连续两年在湛江东海岛开展海岸雾预研究,取得了部分研究成果。本申请项目计划在南海西北部海岸带(湛江东海岛)以及离岸约100km处的海面上同时开展海雾和霾的理化特性及层结特征对比观测研究:(1)使用WPS-1000XP宽范围粒径谱仪、FM-100光学雾滴谱仪、ZQZ-DN能见度仪、3016IAQ PM2.5测试仪等观测设备,开展海面雾霾微物理特征研究；(2)采集雾霾样本,分析海雾和霾的浓度、化学组分与特性；(3)通过船载系留探空系统、海洋气象浮标站（59765）及CFL-8风廓线雷达，探测海面雾霾时温、压、湿、风等气象要素的垂直分布，综合分析海雾和霾发生时海面海岸大气层结稳定度特性异同，为南海雾霾预报模式提供理论依据。

系统开展了华南沿海21个站点1967-2015年海雾的天气气候特征研究、南海西北部海雾的环境场特征研究；近65a海气相互作用典型系统ENSO的气候变化特征研究；近35a南海区域海-气温差的时空分布变化特征研究；南海沿岸（湛江东海岛上）海雾的宏微观特征；气溶胶特征和雾水化学特征研究；采用两套相同仪器分别布设在南海海面（船上）和陆地，同时开展对比研究等。其中，使用广东海洋大学天龙号科考船、海科68号科考船出海三次在海面上与在陆地上（湛江东海岛）同时布设观测设备开展南海海雾的理化特性对比观测研究，填补了国际、国内空白。海面与海岸海雾观测对比研究结果表明：此次海雾为南海偏南暖气流移至冷海面发生冷却并达到饱和形成。海雾过程中气压与气温变化趋势相反，相对湿度不断增加，雾滴数浓度、液态含水量和平均直径的平均值分别为198cm-3、0.116g/cm3和5.6μm。相比湛江东海岛和茂名博贺地区岸边海雾，海上海雾水汽充足，雾滴偏大。海面海雾属于酸性海雾，pH值变化范围为2.51—3.50，海雾后的雨水样本pH值则为4.05。海雾发生初期电导率比其他阶段高很多。海上雾水中Na+和Cl-浓度最高，浓度分别为53466和32535μmol/L，K+离子浓度远高于Mg2+和Ca2+，而东海岛岸边海雾相反。.项目执行期内（2015-2018）项目研究得出了丰硕的成果，项目负责人共发表相关论文18篇、另有录用待刊2篇，其中本项目第一资助标注11篇。项目执行期内先后邀请了陈联寿院士、李崇银院士、徐祥德院士、吴国雄院士、美国纽约州立大学奥尔巴尼分校的戴爱国教授、“千人计划”国家特聘专家吴仁广研究员、刘屹岷研究员等著名气象科学专家学者来校进行学术交流并做了学术报告。主办承办了教育部大气科学类专业教学指导委员会第四次工作研讨会、“海洋环境、自然灾害及气候应对”国际学术研讨会、“气象资料、资料同化及其在天气气候研究中的应用”学术研讨会。项目执行期内共培养24名硕士研究生。项目负责人徐峰荣获广东省2018南粤优秀教师。