發(fā)布時間：2020-08-05 07:16

【摘要】： 高壓系統(tǒng)影響下形成的海霧是黃海海霧的一種重要類型,但目前針對它的數(shù)值模擬與形成機制的研究頗為少見。本文選取分別發(fā)生于2006年3月7日和6月6日的兩次明顯受高壓系統(tǒng)影響的黃海海霧個例為研究對象,對它們進行了觀測分析與數(shù)值模擬研究。首先,利用衛(wèi)星觀測數(shù)據、站點地面與探空觀測數(shù)據與美國環(huán)境預報中心的FNL(final analysis data)大氣再分析數(shù)據對這兩次海霧進行了觀測分析,主要包括霧區(qū)時空演變觀測事實、影響它們的高壓天氣系統(tǒng)變化和大氣逆溫層形成。然后,運用WRF (Weather Research and Forecasting)數(shù)值模式對它們進行了高分辨率的數(shù)值模擬,詳盡刻畫海霧形成過程及其三維結構變化,并對其形成機制進行研究,探討了平流、湍流、長短波輻射、潛熱釋放等物理過程的具體作用。最后,將它們與一次典型的黃海平流冷卻海霧過程進行對比,分析了它們之間的異同。 觀測事實分析揭示,高壓系統(tǒng)影響下的黃海海霧的形成與發(fā)展明顯受高空系統(tǒng)及其變化的支配。海霧形成之前霧區(qū)上空存在逆溫層,它是高壓系統(tǒng)環(huán)流輸送的冷暖平流在海上大氣邊界層不同高度存在差異所導致,或是低層冷平流使空氣降溫形成逆溫層,或是高層暖平流使空氣升溫形成逆溫層。‘海霧發(fā)生時,淺薄高壓控制著整個黃海,海面風速基本不超過4 m/s；霧區(qū)的變化與高壓的移動及強度變化密切相關,大范圍的霧區(qū)主要存在于高壓的西北部,霧區(qū)在高壓變弱時擴展到最大�；贔NL數(shù)據的分析顯示,成霧所需的水汽大部分是由黃海局地所提供的,很少發(fā)現(xiàn)遠距離的水汽輸運過程。 利用循環(huán)3DVAR(three dimensional variational)為WRF數(shù)值模擬提供了質量較高的初始場,經海霧衛(wèi)星云圖觀測與站點觀測數(shù)據的檢驗,WRF數(shù)值模式較為成功地再現(xiàn)了兩次海霧過程。基于數(shù)值模擬結果,細致地探討了海霧形成機制。海霧開始形成于逆溫層底部,海面風的垂直切變導致機械湍流的發(fā)展,湍流冷卻作用是海霧初始生成的主要機制。霧體形成到一定厚度后,其頂部的長波輻射冷卻作用使得海霧得以維持和發(fā)展,一定強度的冷平流也對逆風一側特別是較高高度上的海霧形成起到冷卻作用。霧體溫度降低到海表溫度(SST)以下之后,海面不再對霧體有冷卻作用,它主要通過蒸發(fā)過程為霧體提供水汽。霧區(qū)處于高壓產生的冷平流控制時逆風一側因輻合抬升而產生上升氣流,同時冷平流使得逆溫層底部向上抬升,迫使霧頂也隨之向上抬升,霧頂長波輻射的冷卻作用使得霧頂附近液態(tài)水增多,因重力和平流的作用順風下降,海霧順風向發(fā)展；而當高壓位置移動而使霧區(qū)受暖平流的控制后,海面的湍流冷卻和霧頂?shù)拈L波輻射冷卻作用,使海霧順暖平流風向發(fā)展,高壓中心附近的下沉氣流和暖平流的作用降低了逆溫層底,使得海霧擴展時霧頂高度較低。此外,一系列敏感性試驗的分析結果。表明：海面一定強度的湍流有利于海霧的形成,而強度過大的湍流會導致海霧的消散；短波輻射對海霧的形成影響較小,而長波輻射是海霧形成發(fā)展的關鍵因素；改變SST對高壓影響下海霧形成有一定的影響。 同一次由快變的鋒面系統(tǒng)控制的黃海平流冷卻海霧相比,所研究的兩次海霧過程中由于溫度平流強度較小和風速較弱,海霧擴展與消散的速度很慢。但它們形成的物理機制主要皆為平流冷卻效應,而且形成與發(fā)展都強烈地依賴天氣系統(tǒng)及其變化。由此可以說,海霧是變化的天氣系統(tǒng)的產物。
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：P732

【引證文獻】

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1 袁夏玉;黃海海霧過程中海上大氣波導形成機理的數(shù)值研究[D];中國海洋大學;2012年

本文編號：2781212