雷州半岛雾的气候特征及生消机理
2011-01-09徐峰牛生杰张羽赵丽娟岳岩裕刘霖蔚蔡寿强张书文
徐峰,牛生杰,张羽,赵丽娟,岳岩裕,刘霖蔚,蔡寿强,张书文
(1.南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京210044;2.广东海洋大学海洋与气象学院,广东湛江524088;3.湛江市气象局,广东湛江524001)
雷州半岛雾的气候特征及生消机理
徐峰1,2,牛生杰1,张羽3,赵丽娟1,岳岩裕1,刘霖蔚1,蔡寿强1,张书文2
(1.南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京210044;2.广东海洋大学海洋与气象学院,广东湛江524088;3.湛江市气象局,广东湛江524001)
利用分别位于雷州半岛北部、中部和南部的湛江站59 a、雷州站46 a和徐闻站42 a的气象资料,分析了雷州半岛雾发生的规律及生消机理。结果表明:三站年雾日数变化趋势基本一致,呈“W”状,局部峰值明显升高。三站的年平均雾日数分别为24.7 d、30.4 d和21.0 d。雷州半岛雾日主要出现在每年的1—4月及12月,3月雾日数最多,7月雾日数最少。近10 a湛江站夜间雾发生频率为90%;短雾多,持续时间在4 h以内的占75%。雾形成的天气形势可分为高压入海型、低压前型、冷锋前型、静止锋前型、鞍形场或均压场型5类,主要是平流雾、锋面雾和辐射雾。3种雾消散的天气形势是新冷空气补充南下、雾滴出现碰并沉降形成小雨或日出后雾滴蒸发。统计雷州半岛三站2000—2009年雾次频数得出,成雾概率最大的气象条件是气温为15~25℃、T-Td≤1.0℃、Δp3在-3.5~-2 hPa和1.5~2.5 hPa之间、风向为NNE-ESE及风速小于5 m/s。L波段雷达探空大雾个例分析表明:雾顶高度在1.5 km左右,雾中温度随高度增加而减小;雾中相对湿度大于92%,1.5 km之上急剧减小,3 km以上保持不变;T-Td为1.2~6.4℃;近地面风速为2~6 m/s,风向随高度顺时针旋转,雾中有暖平流。
雾;气候特征;生消机理;层结;雷州半岛
0 引言
雾是近地层空气中悬浮着大量水滴、冰晶微粒而使水平能见度小于1 km的天气现象,是中国常见灾害性天气之一。随着社会经济的快速发展,雾造成的影响与日俱增。研究指出:雾造成的经济损失与其他灾害性天气造成的经济损失不相上下(Gultepe et al.,2007)。为了提高对雾害的科学认识,增强防御雾害能力,需要对雾的成因、影响、监测、预警、人工消雾技术等进行深入研究。中国国务院办公厅2007年发出通知:明确要求各地不断加强对雾、霾天气的监测预警,强化监测分析和适时临近预报,及时发布预报、预警信号。中国气象局2010年5月在广州召开的全国海洋气象预报业务与技术发展研讨会中也提出,要提高海雾等海洋气象灾害的预报水平,提高预报精细化水平。
中国主要有6个雾区:长江中游区、海岸区、云贵高原区、陇东—陕西区、淮河流域、天山及其北疆区(王丽萍等,2005)。沿海自南向北有5个相对多雾区:雷州半岛和琼州海峡、福建沿海、舟山群岛、青岛—潮连岛附近海域、成山头附近海域,其中雷州半岛和琼州海峡年平均雾日超过20 d(张苏平和鲍献文,2008;Niu et al.,2010a)。
近年来,许多学者对雾的气候统计特征进行了系统研究(刘小宁等,2005;魏建苏等,2010),从而提高了对雾宏观特性的认识。雾生消机理及边界层特征研究也取得了较大的进展(何友江等,2003;樊琦等,2004;郭立平和张素云,2007;陆春松等,2008;严文莲等,2009;封洋等,2009)。随着探测设备的快速发展,对雾边界层结构的探测也取得了许多研究成果(陈林等,2006;徐杰等,2009;Lu et al.,2010;Niu et al.,2010b;Liu et al.,2011)。张苏平等(2008)利用L波段探空雷达及数字化探空仪近3 a的观测资料,对黄海西北部海雾期间的行星边界层温湿结构、湍流特征等进行了统计研究。结果表明,雾顶高度和温度递减率存在明显的日变化和季节变化,白天比夜晚的湍流强、雾更厚,夏季比春季的雾厚。
湛江(110.4°E,21.1°N)地处中国南海之滨的雷州半岛,是国家综合运输体系的重要枢纽。湛江港是全国20个沿海主要枢纽港之一,是中国大陆通往东南亚、非洲、欧洲和和大洋洲航程最短的港口,在亚太经济圈中具有极其重要的战略地位。同时湛江也是中国重要海军基地之一,由于南海诸岛主权问题日益显露,各种海洋军事活动也日益频繁。因此,雷州半岛及南海海域雾的预报服务要求较高。此外,位于雷州半岛南端的琼州海峡轮渡、湛江东海岛(宝钢)钢铁、中(国)科(威特)石化等特大型项目也对雷州半岛雾的气象保障服务有较高要求。雷州半岛是中国第三大半岛,三面环海,水汽丰沛,每年冬春季冷暖空气常常对峙形成大雾天气,仅2010年1—4月,湛江雾日就多达37 d。因此,雾已是影响雷州半岛及南海北部海域的灾害性天气之一,从服务社会、军事气象保障的角度考虑,开展对雷州半岛雾的气候特征和生消机理的研究十分必要。
1 研究地点及资料选取
雾日选取以地面气象观测规范为标准,规定以20时(北京时)为界,只要测站出现雾的记录,不论持续时间长短,均定义当天为1个雾日。
根据雷州半岛地形特征,选取湛江站、雷州站和徐闻站分别代表雷州半岛北部、中部和南部,三站的地理位置如图1所示(A、C、D),而B表示遂溪L波段雷达探空站。
选取湛江站1951—2009年59 a资料、雷州站1966—2008年42 a资料、徐闻站1961—2008年(缺1985、2000年)46 a资料。在分析雾生消环流背景时,考虑到有足够的代表性即可,因此仅对2001—2010年2—4月的Micaps天气图资料以及湛江、雷州、徐闻三站的地面气象资料进行统计分析。
2 雾日数统计特征分析
2.1 年变化
分析湛江站59 a、雷州站42 a、徐闻站46 a的年雾日数可得:三站年雾日数平均值分别为24.7 d、30.4 d、21.0 d。湛江站局部极大值出现在1953年(34 d)、1969年(40 d)、1978年(43 d)、2004年(51 d),局部极大值呈明显上升趋势;局部极小值约有10次,1987年出现最小值(仅7次)。雷州站在1969、1983和2005年出现雾日数极大值,在1977和2001年出现极小值;1983年出现最大值(60 d),1977年出现最小值(10 d)。
为了便于比较,选取1966—2008年湛江站、雷州站、徐闻站3站雾日数资料进行分析。由图2可以看出,3站的年雾日数随年份变化基本呈“W”状。雷州站、徐闻站的年雾日数振幅及平均值基本维持稳定。湛江站1990—2000年出现年雾日数低谷,而湛江站年雾日数在2001年之后呈急剧上升趋势。雷州站年雾日数变化规律与湛江站基本相同。徐闻站年雾日数变化规律与湛江、雷州两站有明显差异,徐闻站1988年前段(1961—1987年)的雾日数总体高于1988年后段(1989—2008年),在1988年出现最大值后,1991年出现极小值(6 d),2002年出现最小值(4 d),2003年后与湛江站变化趋势完全相反,具体原因有待进一步研究。
2.2 月变化
为了方便比较,对湛江站、徐闻站、雷州站3站均选取1966—2008年雾日数资料,将各站1—12月每月的雾日数进行累加,分别得出3站的月累计雾日数的逐月变化情况(图3)。可以看出,3站的雾日数主要集中在1—4月及12月,3月雾日数最多,7月雾日数最少。雷州站各月雾日总数略多于湛江站,但两站的月变化趋势基本一致。徐闻站的变化趋势有较大不同,2—4月的雾日数明显少于湛江、雷州两站,这与徐闻紧靠琼州海峡的特殊地理位置有关,具体原因有待进一步深入研究。
图1 雷州半岛三站及遂溪L波段雷达探空站地理位置示意图(A:湛江站;B:探空站;C:雷州站;D:徐闻站)Fig.1 The geographical positions of the three conventional stations and the site for L-band radar station on the Leizhou Peninsula(A:Zhanjiang station;B:L-band radar station;C:Leizhou station;D:Xuwen station)
湛江站雾日基本出现在1—4月及12月,这5个月的59 a雾日数累计达1 347 d,占总雾日数(1 459 d)的92.32%;3月出现最大值,有365 d,占31.87%;7月出现最小值,只有1 d。徐闻站月变化雾日也主要出现在1—4月及12月,但只有665 d,占总雾日数的75.4%,远小于湛江站同期的比例;3月也出现最大值(168 d),但1、2、3月雾日数相差不大,却与湛江站有明显差异;同样7月出现最小值(6 d)。
图2 1966—2008年雷州半岛三站雾日数的逐年变化Fig.2 The yearly changes of fog days at the three stations on Leizhou Peninsula from 1966 to 2008
图3 1966—2008年雷州半岛三站月累计雾日数变化Fig.3 The monthly change of accumulated fog days at the three stations on Leizhou Peninsulafrom 1966 to 2008
2.3 日变化
对2000—2009年湛江站雾观测资料中的发生时间进行统计,结果表明湛江雾的产生主要在傍晚、夜间和凌晨,以01:00—07:00最多,占53%,19:00—24:00次之,占31%。当日17:00—次日07:00雾发生的频率达90%,期间晚20:00和早07:00是两个雾多发时间点,雾发生频次分别达12%和13%(图4)。近10 a雾持续时间频率分布如图5所示。可见,湛江雾大多为短雾,持续时间1 h以内的占30%,持续时间为1~4 h的占45%,持续时间在4 h以内的占75%。
雷州站、徐闻站的日变化(图略)与湛江站基本相同,这里不再赘述。
图4 湛江站雾发生频次的日变化Fig.4 The daily variation of fog occurrence frequency at Zhanjiang station
图5 湛江站雾发生持续时间频率分布Fig.5 The frequency distribution of fog duration at Zhanjiang station
3 湛江站年雾日数小波变换特征分析
小波分析是时间—尺度分析和多分辨分析的一种新技术,是一种有效的时频分析方法,采用小波分析方法可以对时间序列的气象信息的时间(空间)频率进行局部化分析。小波变换的系数可用于判别气候资料序列中所包含的不同时间尺度下的周期特征。本文取Morlet小波作为母小波函数,对湛江站1951—2009年59 a雾日数资料作连续小波变换,小波功率谱分析结果如图6所示。图中等值线为小波模的平方,阴影区通过90%置信度的显著性检验,点阴影区是小波变换受边界影响的区域。可以看到,湛江雾日数存在2~4 a的周期振荡,其中20世纪70年代中期至80年代表现得最显著。雷州、徐闻雾日数的周期特征(图略)与湛江站基本相同,不再赘述。
4 雾生消天气形势
根据天气图资料及地面观测雾日数,对湛江雾日发生的天气环流形势进行归类分析,可以将湛江雾出现的天气形势大致分为高压型、低压型、冷锋型、静止锋型、鞍形场或均压场型5类。结合天气形势与雾发生的地面气象观测记录分析,湛江春雾大部分的主要种类是平流雾、锋面雾和辐射雾。
4.1 高压入海型
冷高压从长江入海口或胶东半岛以南入海后东移,雷州半岛处于其后部的均压场或气压梯度较小的区域,地面吹偏南风或偏东风,风力较弱,一般为2~4 m/s。南海沿岸存在着表层水温较低的冷水区域,这样的风场将外海的暖湿空气输送到华南沿岸的冷海面,在这一过程中暖湿空气冷却达到饱和而形成平流雾。
图7为一次典型高压东移出海回流型平流雾的生消过程。2009年2月9日23时高压位于长江入海口,中心偏弱。2月10日17时高压已经出海,雷州半岛处于高压后部的偏东流场中,风速为2~4 m/s。由于随冷高压平流到海上的干冷空气经过暖海区后湿度、温度均提高,回流到华南沿岸时遇冷海面就形成平流雾。2月10日夜间至11日上午湛江、徐闻、雷州均有出现雾的记录。到2月11日17时,冷高压已经东移至130°E附近,该过程结束。
4.2 低压前型
中国西南地区或中南半岛有一低压,低压前部的偏南、偏东流场有利于来自海上的暖湿空气平流到华南沿岸较冷的海面上冷却而形成海雾。雷州半岛处于低压的东南或东侧,地面吹东南或南风,风速为2~6 m/s,高空通常受西太平洋高压脊、南支槽或西南低槽影响,基本为西南风,带来海上大量暖湿气流。
图8—10为2010年2月28日晚雷州半岛在该种天气条件下出现雾的情形。贵州省上空一直有低压发展维持,使得雷州半岛处于西南流场中。同时,850 hPa上西太平洋副高脊西伸北进,500 hPa上南支槽强烈发展,雷州半岛上空含有丰富水汽的西南气流较为强盛。地面与高空流场的综合作用,使得海上的暖湿气流不断地输入到华南沿海地区,出现了本次平流雾过程。
图7 2009年2月10日17时华南地面天气图Fig.7 The ground weather map in South China at 17:00 BST 10 February 2009
4.3 冷锋前型
来自西伯利亚的冷空气不断向南侵袭,与华南暖湿气流交汇混合而形成锋面雾,随着冷锋推进到海上,大雾过程结束。
图11反映了一次冷锋过境在雷州半岛形成锋面雾的过程。2001年2月7日冷锋已经南推至华南沿岸,冷锋后冷空气迫使锋前暖湿空气沿锋面爬升,冷却凝结形成雾滴,雷州半岛出现锋面雾。2月8日冷锋移出海面,地面是偏北风,湛江地区雾消散。
图8 2010年2月28日20时东亚地面天气图Fig.8 The ground weather map in East Asia at 20:00 BST 28 February 2010
图9 2010年2月28日20时东亚850 hPa天气图Fig.9 The weather map in East Asia at 850 hPa at 20:00 BST 28 February 2010
图10 2010年2月28日20时东亚500 hPa天气图Fig.10 The weather map in East Asia at 500 hPa at 20:00 BST 28 February 2010
图11 2001年2月7日08时华南地面天气图Fig.11 The ground weather map in South China at 08:00 BST 7 February 2001
4.4 静止锋前型
冷空气南下经过下垫面的加热和摩擦,到达华南沿海时已大大减弱,与海上热带天气系统对峙,在沿海地区形成静止锋,冷暖空气混合而形成锋面雾。静止锋时常会导致出现雾、毛毛雨、小雨交错的天气。
图12显示2005年2月24日雷州半岛一次静止锋型大雾过程。由于南下的冷空气势力已较弱,受到海上暖湿空气的阻挡后,在华南沿海一带形成了坡度不大的静止锋。雷州半岛地面风力微弱,为雾的形成与维持提供了有利的风场条件。从850 hPa(图略)可以看到,南岭一带存在切变线,雷州半岛处于切变线南侧的偏西气流中,有从海面输送而来的充沛水汽。华南静止锋上下层冷暖空气发生混合,致使锋面雾出现,雷州半岛4个站点均有雾的记录。
图12 2005年2月24日02时华南地面天气图Fig.12 The ground weather map in South China at 02:00 BST 24 February 2005
4.5 鞍形场或均压场型
地面为均压场或鞍形场,近地层湿度较大,天气晴朗,风速较小或静风。大雾多出现在夜间或清晨,属于辐射雾,持续时间不长,通常白天即消散。
图13显示2009年2月12日23时南海处于鞍形场中,华南沿岸广大地区位于低压南部大范围均压场中,其中雷州半岛天气晴朗无云,风力微弱,利于夜间辐射降温。高空700 hPa上(图略)南支槽的东移使华南沿海一带为较强西南风,带来海上大量暖湿空气。这些因素共同导致了雷州站2月13日凌晨出现辐射雾。据记录,该站在大雾期间天空无云,地面风速小于2 m/s,日出后不久雾即消散。
图13 2009年2月12日23时华南地面天气图Fig.13 The ground weather map in South China at 23:00 BST 12 February 2009
4.6 雾消散机理
湛江冬春雾的消散机理有以下3种:新的冷空气势力南下,地面风速加大,雾被驱散;大雾发展到一定程度后雾滴出现碰并沉降,表现为雾后期出现小雨过程;日出后近地层气温上升,雾滴蒸发消失。
5 雾次频数与气象条件
5.1 气温
雷州半岛三站2000—2009年雾次频数与气温关系如图14所示。雾次频数在15~25℃时最大,湛江、雷州、徐闻分别为83.9%、78.3%、73.4%,气温≤30℃的雾次频数占98%以上。气温≤10℃及≥30℃的雾次频数小于2%,尤其是气温≤10℃的雾次频数极少,湛江仅0.4%,徐闻、雷州在近10 a来从未出现过。
5.2 温度露点差T-Td
雷州半岛三站2000—2009年雾次频数与TTd的关系如图15所示。雾发生时T-Td≤1.0℃的频次相对较高,湛江为68.3%、雷州为67.3%、徐闻为58.8%,三站平均为64.8%。T-Td>1.0℃的雾次频数相对较少,但各温度段都有,T-Td越小,雾次频数越多。值得注意的是,徐闻在T-Td>6.0℃时仍有雾的生成,发生频数高达23.7%,具体原因有待进一步研究。
图14 雷州半岛三站2000—2009年雾次频数与气温的关系Fig.14 The fog times frequence and temperature at three stations on Leizhou peninsula form 2000 to 2009
图15 雷州半岛三站2000—2009年雾次频数与T-Td的关系Fig.15 The fog times frequence and temperature-dewpoint spread at three stations on Leizhou peninsula form 2000 to 2009
5.3 3h变压Δp3
3h变压Δp3和雾的形成与维持有密切关系。雷州半岛三站近10 a来雾次频数与Δp3的关系如图16所示。三站均呈现双峰型,其峰值分别落在-3.5~-2 hPa和1.5~2.5 hPa之间,负变压区峰值区间较宽,但峰值明显小于正变压区峰值。这反映了冷锋或静止锋前、入海高压和西南低压这三种天气形势对粤西沿海岸带海雾生成和维持的影响。
图16 雷州半岛三站2000—2009年雾次频数与Δp3的关系Fig.16 The fog times frequence and varying pressure in three hours at three stations on Leizhou Peninsula form 2000 to 2009
5.4 风向风速
对湛江、雷州及徐闻三站近10 a每日4次的填图资料进行统计,获得成雾时各风向、风速的分布特征(图17、图18)。从风向分布来看,雾多发生在NNE-ESE风时,三站该风向区间的雾次频数分别到达77.5%、78.7%、58.16%,峰值风向均为ENE风。从雷州半岛三站的地理位置分析,偏东风有利于将海上的暖湿气流输送到下垫面较冷的沿岸地区,为海雾的生成和维持提供充足的水汽,同时加速水汽的冷却凝结。雷州半岛三站静风的雾次频数分别为2.6%、7.8%、17.2%。
从风速分布(图18)可以看出,雷州半岛三站成雾时风速小于等于7 m/s的频次均达到96.5%以上,且最集中于5 m/s以内。风速超过9 m/s的不足0.3%,徐闻站为0,表明风速过大时,湍流混合层增厚,阻碍近地面层冷却,不利于海雾的形成。各站风速在1~3 m/s风速段的雾次频数最稳定,说明适宜的风速既能使冷却作用扩展至适当的气层中去,又不影响下层空气的充分冷却和水汽的保存,因此,最有利于海雾的形成。
结合风向风速综合分析表明,雷州半岛需在适当的风向风速条件下才能使足够的暖湿气流汇聚,从而为海雾的形成和维持提供水汽条件。而过大的风速往往容易使雾消散,当然由于环流形势的转变导致暖湿气流输送减弱或终止,也可能使海雾在风速不大的情况下消散;因风速较大而成雾则多与气旋、冷空气南下有关。
图18 雷州半岛三站2000—2009年雾次频数与风速的关系Fig.18 The fog times frequence and wind speed at three stations on Leizhou Peninsula form 2000 to 2009
6 大雾过程层结分析
6.1 资料选取
L波段探空雷达是中国自主研制的新一代二次测风雷达,探测精度更高、采样速度更快、脉冲峰值功率更低,实现了高空气象探测的数字化和自动化,探测资料更加完整、准确。本文选用位于雷州半岛遂溪县的L波段探空雷达探测资料,对2010年2月22日和23日的两次大雾过程的层结进行分析。探空时间为02:00,探空观测时地面能见度为0.4 km。
图17 雷州半岛三站2000—2009年雾次频数与风向的关系a.湛江站;b.雷州站;c.徐闻站Fig.17 The fog times frequence and wind direction at three stations on Leizhou Peninsula form 2000 to 2009a.Zhanjiang station;b.Leizhou station;c.Xuwen station
6.2 大雾层结特征
2月22日02:00大雾过程的层结结构如图19所示。雾顶高度约为1.5 km,1.5 km以下相对湿度大于92%,风速小于13 m/s,温度露点差大约为1.2℃;近地面温度为16℃左右,贴地逆温层顶高度为781 m,低层风向随高度顺时针旋转,由偏东风转为西南风。相对湿度在4.1 km以上保持不变。
2月23日02:00大雾过程的层结结构如图20所示。2 km以下,温度随高度增加而减小;1.5 km以下的近地面相对湿度较高,其中110 m高度处有一干层,此层相对湿度较小,为66%;1.5 km以下的温度露点差较大,为6.4℃;近地面风速较小,为2~6 m/s;风向随高度顺时针旋转,低层为偏东风,高层为偏南风,均为海上吹来的暖湿空气。
图19 2010年2月22日大雾过程对流层层结曲线a.温度;b.相对湿度;c.露点温度;d.温度露点差;e.风速;f.风向Fig.19 The vertical stratification profiles during the fog event on 22 February 2010a.temperature;b.relative humidity;c.dew point temperature;d.temperature-dewpoint spread;e.wind speed;f.wind direction
图20 2010年2月23日大雾过程对流层层结曲线a.温度;b.相对湿度;c.露点温度;d.温度露点差;e.风速;f.风向Fig.20 The vertical stratification profiles during the fog event on 23 February 2010a.temperature;b.relative humidity;c.dew point temperature;d.temperature-dewpoint spread;e.wind speed;f.wind direction
7 结论
1)湛江、雷州和徐闻3站的年雾日数变化趋势基本呈现“W”状,局部高值呈明显抬高之势。3站年雾日数的平均值为25.3 d,其中雷州最大(30.4 d)、湛江居中(24.7 d)、徐闻最小(21.0 d)。
2)湛江与雷州站的雾日数月变化趋势基本一致,雾日主要集中在每年的1—4月及12月,其中3月雾日最多。59 a中湛江站在这5个月的雾日数共达1 347d,占总雾日数92.32%;7月雾日最少,仅1 d。徐闻与湛江、雷州两站有明显差异,2—4月的雾日数明显少于湛江、雷州两站。
3)近10 a湛江站夜间(17:00—次日07:00)雾发生频率为90%,早晨或上午消散。短雾多,持续时间在4 h以下的占75%。
4)雷州半岛雾形成的天气形势大致可分为高压入海型、低压前型、冷锋前型、静止锋前型、鞍形场或均压场型5类,主要是平流雾、锋面雾和辐射雾。雾消散的天气形势是:新冷空气南下,地面风速加大;雾发展后雾滴出现碰并沉降形成小雨过程;日出后近地层气温上升,雾滴蒸发消失。
5)雷州半岛三站2000—2009年雾次频数在气温为15~25℃时最大,三站平均为78.5%,气温≤10℃及≥30℃的雾次频数极少。雾发生时T-Td≤1.0℃的频次相对较高,三站平均为64.8%,TTd越小,雾次频数越多。雾次频数与Δp3的关系呈双峰型,其峰值分别落在-3.5~-2 hPa和1.5~2.5 hPa之间。雾多发生在风向为NNE-ESE,峰值风向均为ENE。成雾时风速≤7 m/s的频次均达到96.5%以上,且主要集中于5 m/s以内。
6)L波段雷达探空大雾个例分析表明:雾顶高度为1.5 km左右,雾中温度随高度增加而减小;雾中相对湿度大于92%,1.5 km之上急剧减小,3 km以上保持不变;温度露点差为1.2~6.4℃;近地面风速为2~6 m/s,风向随高度顺时针旋转,雾中有暖平流。
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Fog climate statistical characteristics and its formation and dissipation mechanism on the Leizhou Peninsula
XU Feng1,2,NIU Sheng-jie1,ZHANG Yu3,ZHAO Li-juan1,YUE Yan-yu1,LIU Lin-wei1,CAI Shou-qiang1,ZHANG Shu-wen2
(1.School of Atmospheric Physics,NUIST,Nanjing 210044,China;2.College of Ocean and Meteorology,Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088,China;3.Zhanjiang Meteorological Bureau,Zhanjiang 524001,China)
The occurrence regularity and formation/dissipation mechanism of fog on the Leizhou Peninsula have been statistically analyzed by using the meteorological data observed at three conventional weather stations of Zhanjiang(59 a),Leizhou(46 a)and Xuwen(42 a),which locate in the north,central and south part of the Leizhou Peninsula,respectively.The results show that the annual fog days over the three stations basically have the same variation trend in the pattern of“W”,and local maximum values increase significantly.The annual average of fog days at the three stations are 24.7 d,30.4 d and 21.0 d,respectively.Fog mainly occurs from December to next April and on the Leizhou Peninsula.The fog days is themost in March and the least in July.The frequency of night fog is up to 90%during the past decade,and fogs with short duration make up the majority,with 75%of which below the 4 hours.The synoptic situations favorable for the fog formation and development on the Leizhou Peninsula can be roughly divided into five classes:high pressure system,low pressure system,cold front,stationary front,saddle type pressure field or isobaric field.The advection fog,frontal fog and radiation fog are dominant types over Zhanjiang.The weather situations causing the dissipation of Zhanjiang fog are mainly the following:new-born cold air moving southward and surface wind speed increasing;drizzle formed due to collision-coalescence and subsequent gravitational settling of fog droplets after fog development;fog droplets evaporating because of the increasing temperature at the near surface layer after sunrise.The statistical results of fog frequency at the three stations on Leizhou Peninsula from 2000 to 2009 show that the meteorological conditions of the biggest fog-forming probability are:T=15—25℃,T-Td≤1.0℃,Δp3=-3.5—-2 hPa and 1.5—2.5 hPa,wind direction of NNE-ESE and wind speed≤5 m/s.The analysis of L-band radar sounding data shows that the temperature decreases with altitude in fog,with the fog top height at about 1.5 km.Relative humidity is above 92%in the fog layer,which decreases sharply from the height of 1.5 km until 3 km,and then remains unchanged above 3 km.The temperature-dewpoint spread is from 1.2 to 6.4℃,with 2—6 m/s wind speed near the ground surface.Wind direction rotates clockwisely with height,which indicates a warm advection in fog layer.
fog;climatecharacteristic;formationanddissipationmechanism;stratification;the Leizhou Peninsula
P468.0
A
1674-7097(2011)04-0423-10
2010-12-27;改回日期:2011-03-18
公益性行业(气象)科研专项(GYHY(QX)2007-6-26);江苏省青蓝工程“云雾降水与气溶胶研究”创新团队资助项目;广东海洋大学校科研项目(1012157);热带海洋气象科学研究基金(RDJJ201004);广东海洋大学引进人才科研启动项目(1112190)
徐峰(1962—),男,安徽滁州人,博士,副教授,研究方向为大气物理学与大气环境、海洋气象,gdouxufeng@126.com;牛生杰(通信作者),教授,博士生导师,研究方向为云雾降水物理学与人工影响天气,niusj@nuist.edu.cn.
徐峰,牛生杰,张羽,等.2011.雷州半岛雾的气候特征及生消机理[J].大气科学学报,34(4):423-432.
Xu Feng,Niu Sheng-jie,Zhang Yu,et al.2011.Fog climate statistical characteristics and its formation and dissipation mechanism on the Leizhou Peninsula[J].Trans Atmos Sci,34(4):423-432.
(责任编辑:倪东鸿)