黄海8月异常海雾发生原因分析

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  [摘 要]利用1979-2013年欧洲中心ECMWF的0.125°*0.125°格点资料,对8月份黄海多海雾年份的低空气象水文条件进行了分析。针对2013年8月5个有雾时段,分析了黄海海雾生成、维持、消散阶段的环境条件。研究发现:2011年黄海海温持续偏低,低空大气稳定度增加,东海上空向黄海海域水汽输送增多,是2011年8月黄海海雾日数偏多的主要原因;2013年黄海海域虽海表面温度偏高、10m风场风速偏大且东北部偏西风分量增强,但大气边界层气温高于海表面温度,低层大气稳定度大于多年平均,南部10m风场偏南风分量增大,950hPa上游水汽输送条件好,且高温导致局地水汽蒸发量大,使得2013年8月黄海海域海雾日数增多。
  [关键词]黄海 海雾 稳定度 气海温差 边界层 水汽通量
  中图分类号:P722 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)07-0337-02
  1. 引言
  黄海海域夏季多雾,对海上航运、海洋渔业等有着严重的影响。该海域海雾多为平流冷却雾[1,2],有明显的海域性和季节性特征。按照平均雾日大于5日作为雾月的标准,每年4月到7月为黄海冷水区的雾季[3],8月由于雾日很少,水温明显上升。对近9年8月黄海雾日数的统计表明,黄海海雾日数平均为8.4,其中2011和2013年雾日数分别多达16和14。为分析8月异常多雾年份发生的原因,针对2011、2013年8月黄海海雾发生阶段的低空气象和水文条件进行了分析。
  2. 资料和方法
  2.1 资料
  韩国气象厅3h/次地面天气图(2005-2013年8月)、欧洲中心ECMWF多年月平均0.125°*0.125°格点资料(1979-2013年8月)、欧洲中心ECMWF提供的6小时一次(世界时00、06、12、18时)再分析数据。
  2.2 方法
  本文中统计黄海海雾日数的方法:根据韩国气象厅地面天气图,取黄海沿岸西、北、东三个方向15个站点,不少于8个站点同时存在雾为黄海大范围雾,一日中大于(等于)一个时次黄海大范围雾即为1个雾日。
  2003年8月发生三次海雾过程。5个时段分别为:A时段(生成期)02日00时至04日18时,B时段(维持期)06日00时至08日18时, C时段(消散期)10日00时至11日18时,D时段(17日18时至18日00时)和E时段(26日18时至27日00时)分别为中旬、下旬两次短期海雾过程。
  对2011年和2013年的低空气象水文要素场求月平均场及多年距平场,从海气界面、低空大气稳定度、水气输送、海面风场进行分析。结合韩国气象厅3h/次的地面天气图逐个时段对海雾过程进行分析。
  3. 低空气象水文要素特征
  海雾形成的环境条件常常具有气温高于海温,低空大气稳定,风速较小且从较暖海区吹向水温较低海区。8月份黄海海域水温较高,低空大气易出现不稳定,风速变大,因此海雾明显减少。
  2011年和2013年8月黄海海雾日数为什么异常偏多?通过分析有利海雾形成的环境条件,有可能得到合理的解释。
  从图1中看出,2011年8月黄海海温偏低,东北部海温低于23℃,大范围海域温度小于24℃。黄海南侧的暖湿空气在东南气流作用下在冷海面上空形成雾滴。由于黄海中东部海温偏低超过2.0℃,造成大气边界层空气稳定度增加,有利于海雾的维持。海雾长时间的维持阻碍了到达海面的太阳辐射量,进一步减缓了海表面温度的上升,使海表面温度持续异常偏低,更利于大气的稳定和海雾的维持。
  2013年8月黄海海温异常偏高,大范围海域海温超过27℃(图1-b),南风分量明显。为得出较高海温条件下仍然雾日偏多的原因,进一步对气海温差和稳定度等因素进行了分析。
  3.1 2013年8月气海温差
  用2m高气温减去海表面温度得到气海温差。2013年8月黄海上空气温高于海温(图2-b)。分析海雾发生时的大气环流特征(图略),主要是925hPa和850hPa从陆地吹向黄海的西南气流造成气温偏高。
  3.2 低空大气稳定度
  海雾的形成常与低层大气的逆(等)温层有关[1]。逆温层的存在有利于海雾的维持,但对于海雾的形成不一定有直接作用[4]。
  分析2013年8月海雾的五个时段,35°N,124°E上空除了A时段无逆温出现外,四个时段均存在逆温层。对A时段黄海海域作纬向、经向温度刨面分布(图略),所得结果仍无逆温特征,看来逆温并非海雾生成的必要条件。
  3.3 水汽通量
  为分析A时段海雾形成的原因,分析了A时段、B时段和C时段950hPa上的水汽通量散度(图4)。
  A时段黄海大范围海域水汽通量散度为负值,水汽辐合明显,可能是该时段海雾产生的重要原因。B时段水汽通量散度在东北部海域辐合明显,西部沿岸水汽通量则为辐散。C时段水汽通量散度在黄海大范围海域均为负值,中东部辐合现象明显。
  3.4 10m风场
  雾滴的直径一般为10微米左右,有雾时一般风速较小,当风速增大,雾滴可被吹散或蒸发掉[1]。
  对123°E 经线上10m风场进行了分析。风向分布显示(图5),黄海海域在A、B时段均受偏南风影响,风速在8m/s以下,海雾维持时间久;C时段尽管风速依旧小于8m/s,但受偏北风影响,海雾逐渐消散;D时段黄海海域风速自南向北逐渐减小至8m/s以下,而黄海中北部风向为南风影响;E时段风速在4m/s以下,且北部为北风,南部为南风,风场辐合于黄海中部,结合地面天气图分析可知D、E时段均为典型的鞍型场出雾,为辐射雾而非平流冷却雾。
  4.结论
  本文通过对黄海海雾异常年份8月份的低空氣象水文条件,结合2013年8月的5个时段出雾过程的分析,得到以下结论:
  (1)2011年黄海海温持续偏低,低空大气稳定度大,东南风较小,东海向黄海海域有利的水汽输送,是海雾日数偏多的主要原因;
  (2)对海雾存在阶段的分析表明,虽然2013年8月黄海水温偏高,但950hPa水汽辐合、气海温差大,低空大气稳定共同影响,使黄海海域海雾日数增多。
  基金项目
  国家自然科学基金(41276012)
  参考文献
  [1] 王彬华,1983:海雾[M ].北京,海洋出版社,354
  [2]CHO Yang-Ki,KIM Moon-Ouk,KIM Byung-Choon,2000:Sea fog around the Korean Peninsula[J].Journal of Applied Meteorology,39,2473-2479
  [3] 刁学贤,1995:黄海冷水区多雾分析.海洋预报,12(3),57-60
  [4] 张红岩,周发琇,张晓慧,2005:黄海春季海雾的年际变化研究.海洋与湖沼,36(1),28-37
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