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华北一次浓雾过程爆发性增强的微物理特征

方春刚 郭学良

方春刚, 郭学良. 华北一次浓雾过程爆发性增强的微物理特征. 应用气象学报, 2019, 30(6): 700-709. DOI: 10.11898/1001-7313.20190606..
引用本文: 方春刚, 郭学良. 华北一次浓雾过程爆发性增强的微物理特征. 应用气象学报, 2019, 30(6): 700-709. DOI: 10.11898/1001-7313.20190606.
Fang Chungang, Guo Xueliang. The microphysical structure of a heavy fog event in North China. J Appl Meteor Sci, 2019, 30(6): 700-709. DOI:  10.11898/1001-7313.20190606.
Citation: Fang Chungang, Guo Xueliang. The microphysical structure of a heavy fog event in North China. J Appl Meteor Sci, 2019, 30(6): 700-709. DOI:  10.11898/1001-7313.20190606.

华北一次浓雾过程爆发性增强的微物理特征

DOI: 10.11898/1001-7313.20190606
资助项目: 

公益性行业(气象)科研专项 GYHY200806001

详细信息
    通信作者:

    郭学良, guoxl@mail.iap.ac.cn

The Microphysical Structure of a Heavy Fog Event in North China

  • 摘要: 基于华北雾-霾综合观测试验资料,分析了2011年12月4日河北涿州一次浓雾过程爆发性增强的微物理特征及形成机理。结果表明:此次浓雾过程除具有均压场、地面辐射降温、逆温层、静稳天气等特征外,还具有雾微物理过程出现爆发性增强的特征,10 min内,小雾滴浓度显著增加,含水量增大了3个量级,雾滴谱由15 μm拓宽到35 μm,能见度由500 m骤降至70 m。夜间地面长波辐射冷却效应导致近地层雾的形成,而近地层雾的形成反过来快速地增强了地面长波辐射冷却效应,促使大量小雾滴的形成和碰并过程的产生,这是一种正反馈效应;大量雾滴形成释放的潜热,促使雾体抬升和向下长波辐射增强,又使地面长波辐射冷却效应减弱,产生负反馈效应。相对于南京辐射雾过程,此次涿州浓雾的小雾滴粒子数浓度高,液态水含量明显偏小,这与华北高浓度气溶胶和弱水汽输送有关。
  • 图  1  河北涿州观测点位置

    Fig. 1  The location of observation site of Zhuozhou in Hebei

    图  2  2011年12月3—4日涿州观测点浓雾形成前后系留气球探测的边界层气象要素垂直分布

    Fig. 2  Boundary meteorological profiles observed by tethered balloon before and after the fog formation at the observation site of Zhuozhou on 3-4 Dec 2011

    图  3  2011年12月4日涿州观测点雾平均直径、最大直径、雾滴数浓度、液态水含量、地面净辐射(正值表示吸收,负值表示向外辐射)、气温、相对湿度、风速、风向、能见度的时间变化

    Fig. 3  Temporal variation of the equivalent diameter, maximum diameter, number concentration, liquid water content, ground net radiation (the positive denotes absorption, the negative denotes emission), temperature, relative humidity, wind speed, wind direction, visibility at the observation site of Zhuozhou on 4 Dec 2011

    图  4  2011年12月4日涿州观测点雾爆发性增长期间的滴谱变化

    Fig. 4  Size distributions of fog during its explosive growth stage at the observation site of Zhuozhou on 4 Dec 2011

    图  5  2011年12月4日涿州观测点地面气温及地面净辐射随时间变化

    Fig. 5  Temporal variations of surface temperature and surface net radiation at the observation site of Zhuozhou on 4 Dec 2011

    图  6  辐射雾平均滴谱分布对比

    Fig. 6  Comparison of size distributions of heavy fog events

    图  7  2011年12月4日涿州观测点气溶胶粒子数浓度、平均直径和云凝结核数密度随时间变化

    Fig. 7  Temporal variations of aerosol number concentration, mean diameter and CCN number concentration at the observation site of Zhuozhou on 4 Dec 2011

    表  1  涿州观测点观测仪器一览表

    Table  1  Instruments used in the observation site of Zhuozhou

    观测仪器 型号 探测要素范围 观测频率
    自动气象站 ZQZ-C型 气温:-50~50℃,风向:0~360°,风速:0~60 m/s,雨强:0~4 mm/min,相对湿度:0~100%,气压:400~1100 hPa 1 min
    能见度仪 PWD20 10~2000 m 1 min
    扫描电迁移率粒径谱仪 SMPS 3936 0.01~1 μm 3 min
    雾滴谱仪 FM-100 2~50 μm 1 s
    系留探空 XMS-2 温度:-50~50℃,湿度:0~100%,风速:0~60 m/s,风向:0~360° 2 s
    辐射表 CNR1 1 min
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    表  2  2011年12月4日华北雾过程与2006—2007年冬季南京辐射雾过程微物理参数比较

    Table  2  Comparison of microphysical parameters of between the fog process in North China on 4 Dec 2011 and the radiation fog process in Nanjing during winter of 2006-2007

    地点 统计量 数浓度/cm-3 液态水含量/(g·m-3) 等效直径/μm 最大直径/μm 能见度/m
    最大值 939.8 0.27 5.6 50.0 1000
    涿州 最小值 0.3 2.4×10-6 2.6 4.0 70
    平均值 99.2 0.014 3.4 6.0
    最大值 883.0 0.46 8.40 50.00 1000
    南京[35] 最小值 1.0 1.57×10-5 3.00 4.00 15
    平均值 89.0 0.028 3.72 12.20 387
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-15
  • 修回日期:  2019-11-01
  • 刊出日期:  2019-11-01

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