黃海海霧的微物理特性和數值模擬研究

《黃海海霧的微物理特性和數值模擬研究》是依託中國海洋大學，由李鵬遠擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：黃海海霧的微物理特性和數值模擬研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李鵬遠
• 依託單位：中國海洋大學

中文摘要

海霧是懸浮在海洋大氣邊界層中的大量水滴使得大氣水平能見度小於1km的天氣現象。與海霧伴隨的大氣低能見度會嚴重影響海上各種活動的開展。黃海海域是我國沿海海霧頻發的海域之一，然而對黃海海霧的微物理觀測幾近空白。由於觀測資料的稀少等客觀原因，海霧數值模擬的驗證工作是海霧研究面臨的主要挑戰之一。鑒於此，本項目擬利用MODIS衛星遙感觀測和外場觀測資料對海霧實施三維立體分析，並實現對海霧數值模擬的結果進行定量評估。藉助WRF模式的數據同化系統改善黃海春夏季海霧的模擬質量，分析其三維空間結構、時空變化特徵、及其形成機制，對比其異同，提高對黃海海霧的認識水平。

結題摘要

海霧是懸浮在海洋大氣邊界層中的大量水滴使得大氣水平能見度小於1km 的天氣現象。黃海海域是我國沿海海霧頻發的海域之一，然而對黃海海霧的微物理觀測幾近空白。數值模式是研究海霧的重要手段。鑒於此，本項目利用MODIS 衛星遙感觀測和外場觀測資料對海霧實施三維立體分析。藉助WRF 模式對黃海海霧進行模擬，分析其三維空間結構、時空變化特徵、及其形成機制，提高對黃海海霧的認識水平。 本課題的主要研究內容是基於MODIS 衛星遙感觀測資料和現場觀測資料對黃海海霧的微物理特性進行觀測分析。藉助WRF模擬結果分析黃海海霧的三維空間結構特徵、時空變化特徵及其形成機制，重點探討長波輻射冷卻作用和湍流混合作用。 對六個黃海海霧個例結合MODIS衛星資料進行了微物理特性分析，發現黃海海霧個例無論春季還是夏季的雲水路徑值主要分布在20-60 g/m2之間，少部分區域值在60-80g/m2，最大值達到140g/m2。 對2004年4月11日個例的三維結構和形成機制進行了觀測和數值模擬研究，研究發現基於觀測分析，這次海霧過程為一次典型的平流冷卻霧過程。分析模式結果發現，長波輻射冷卻在霧頂起到了很重要的冷卻霧頂的作用，並通過湍流混合冷卻了整層霧層。霧頂冷卻作用強過來自海表面的加熱作用。海霧藉助湍流向上發展，熱浮力作用在湍流產生過程起到主要作用。另外，逆溫層在海霧生命過程中起到了阻止海霧向上擴展的作用。 本課題除了對黃海海霧進行了分析外，還開展了北大西洋海霧的氣候統計，得到了初步結果。研究發現北大西洋海霧主要發生在中高緯度海域，西北大西洋海霧發生頻率多於東北大西洋，霧季主要從4月開始，8月結束。北大西洋海霧發生時主要盛行南風和西南風，最適合海霧發生的風速為8m/s。海水溫度在5°C - 15°C時最有利於海霧發生，但海溫高於25度時，幾乎沒有海霧觀測。海霧發生時海氣溫差在-1°C - 3°C，0°C - 2°C最有利於海霧發生。研究還發現，在北大西洋海域主要盛行兩種海霧：平流冷卻霧和平流蒸發霧。 以上研究結果豐富了黃海海霧的觀測和數值模擬研究，對海霧的預報提供了一定的理論指導意義。