《黃海平流海霧大氣邊界層雲微物理機制的數值研究》是依託中國海洋大學，由高山紅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：黃海平流海霧大氣邊界層雲微物理機制的數值研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高山紅
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
海霧是一種海氣相互作用的產物，黃海是我國海霧發生最頻繁的海區，其海霧以平流海霧為主，是一種關注度與日俱增的高影響災害性海洋天氣現象，但至今為止對它還未開展有效的數值業務預報。本項目擬以黃海平流海霧為研究對象，緊密圍繞制約海霧數值預報的關鍵問題- - 大氣邊界層海霧雲微物理機制，開展外場觀測與數值模擬研究。主要研究內容是：發展可供黃海海霧業務化數值預報使用的數據同化方法，揭示黃海平流海霧過程中大氣邊界層雲微物理機制，提出適合黃海平流海霧的大氣邊界層參數化方案。本項目理論研究與實際套用高度結合，研究成果可直接用於黃海海霧的數值業務預報。
結題摘要
黃海海霧生成與演變過程中有4個關鍵點：高低壓天氣系統的控制與影響，冷海麵條件下海上大氣邊界層內的湍流混合，水汽凝結成霧與放熱，以及霧頂長波輻射冷卻。本項目圍繞這些關鍵點，利用WRF模式展開了詳細的研究。 大量數值實驗的統計結果顯示，MYNN、YSU這2種PBL方案、Lin微物理方案適合黃渤海海霧的模擬，但2階湍流閉合的MYNN與1階K閉合的YSU的模擬效果不分伯仲。利用WRF-CHEM模式，研究了氣溶膠在陸霧與海霧中的作用，發現對於陸霧來說，氣溶膠的輻射效應占主導而成核效應處於次要地位，而海霧正好相反。海霧模擬過程中，垂直解析度比水平解析度更重要，尤其是近海面的垂直解析度強烈影響海霧的初始生成。海霧霧頂存在一個正反饋過程——雲水含量增多→長波輻射增強→降溫加大→雲水含量增多，細垂直解析度比粗垂直解析度更容易維持與增強此反饋，只有細垂直解析度才能模擬出霧頂長波輻射冷卻產生的貫穿霧體直抵海面、強度不弱於近海面機械湍流的浮力湍流，它導致霧體降溫而出現符合觀測事實的海溫高於氣溫的現象。 針對黃海海霧短臨近預報中初始水汽場往往偏乾的情形，提出了一種利用MTSAT觀測數據反演海霧3維濕度信息並藉助循環3DVAR加以同化的方法。同化試驗結果顯示該方法十分有效，進一步將霧體及其上部乾空氣內的典型溫度廓線植入同化過程，進一步提高了同化效果。此外，同化都卜勒雷達徑向風速的數值試驗結果展示，流場質量的提高會改進海霧的水平分布。 在上述研究基礎上，利用WRF模式構建了一個業務化運行的黃渤海海霧數值預報系統（http://222.195.136.24）。它已經成為環渤黃海氣象台與海洋預報台進行海霧業務預報的一種重要參考。由於初始場的不確定性、模式本身的不完美，以及對海溫的高度敏感等問題，採用集合預報方式來進行海霧的預報是必然趨勢。
