海雾过程中大气气溶胶谱变化及消光作用.pdf

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1、第41卷第6期2011年6月中国海洋大学学报PERIoDICAL0FOCEANUNIVERSITY()FCHINA41(6)：001～008Jun，2011海雾过程中大气气溶胶谱变化及消光作用+盛立芳1，梁卫芳2，屈文军1，罗凯3(1．中国海洋大学物理海洋重点实验室海洋·大气相互作用与气候实验窀，山东青岛266100；2．青岛市气象局。山东青岛266003；3．中国海洋大学海洋环境学院，山东青岛266100)摘要：海雾是沿海地区的常见天气，大雾致灾的现象时有发生。然而对海雾微物理过程的研究相对匮乏。本文以北方的1次海雾过程为例。分析在雾的生成、维持和加强阶段气溶胶

2、谱的变化、消光作用和对能见度的影响。发现暖湿气流影响下，空气比湿持续增加是l肚m以上粗粒子数浓度增加的主要原因，比湿持续增加的速度越快，粒子数浓增长的幅度也越大，对能见度的影响也越大。反之，如果比湿持续下降，1～2．5“m粒子数浓度就会减小。能见度增加。粒子直径的增长速率在10。Q上rn／s)量级以内。低能见度出现的时间与l～5弘m粒子浓度相关性最好，低能见度发生的时间基本上与l～5弘m粒子浓度开始增加的时间相一致。在雾的维持阶段小粒子通过增长被消耗，而较大粒子被雾滴清除。在雾的加强阶段，大粒子的增长速度超过了雾滴的清除。雾过程中以大于0．5坤t粒子的消光作用为主

3、，消光系数变化与能见度变化有很好的反相关关系，并且粒径越大，反相关关系越好。关键词：黄海海雾；能见度；消光系数；粒子谱；辐射中图法分类号：P434文献标志码：A文章编号：1672—5174(2011)06一001—08我国沿海海雾主要发生在春、夏季节，多雾的月份随纬度增高，时间向后推移。北部湾沿海2月雾最多，海南岛3月最多，南海沿岸4月最多，东海则以5月最多，6～7月份则是黄海海雾频繁出现的季节[1]。近年来由于气候变化和人为污染等的影响，一些地区的海雾天气表现出持续时间长、强度大、范围广的特点，给沿海活动带来很大影响。目前对雾区的准确预报依然很困难，因为雾的微物

4、理过程非常复杂[2≈]。相对于观测较多的陆地雾卜5

5、，对海雾微物理结构的早期认识集中在浙江舟山地区进行的春季海雾观测r6

6、，最近针对南方平流雾的研究中分别使用了三用滴谱仪和FMl00滴谱仪资料揭示雾滴谱、雾滴含水量与能见度的关系[7-s]。目前对北方海雾微结构观测仅有零星报道。杨连素利用风洞式三用滴谱仪对青岛近海的海雾进行了为期2a的观测，发现雾滴直径多在6～48“m，浓度在0．6----42．9个cm-3之间，水含量大致为0．012t0．195g／m3[9]。徐静琦等观测到青岛6～7月海雾的数浓度在8．2～248．9个CTnl之间，雾滴的平均直径在2．o～2．5

7、肛m之间[10。。从这2次数据报道可以粗浅地发现从1980--1990年代，雾滴的数浓度在增加。而雾滴半径在减少。实际上在中国的许多城市已经发现，人为活动导致大气中细粒子增长，使雾的消散时间明显推后，平均持续时间增加，雾内能见度下降[u-lz]。雾发生时，能见度有很大的变化范围，从轻雾时的数公里到浓雾时数百米，甚至不足百米皆有可能。雾过程中能见度的大小取决于液态水含量和雾滴等效半径，而它们都是由雾滴谱决定的[1引5

8、。由于缺乏足够的观测资料，对海雾的预报往往显得很困难，尤其是雾的生消时间。因此相比于对雾形成的宏观条件的认识，对雾的微观物理结构的认识更加重要，这不仅

9、有助于改进模式微物理方案，提高能见度计算准确度[16I，对其他相关研究也很重要，比如雾对辐射的影响等。本文以2008年7月上旬青岛的1次平流海雾为例，分析海雾在生成、维持和加强过程中气溶胶谱的变化、气溶胶的消光作用和对能见度的影响。1观测与分析方法气溶胶粒子浓度由GRIMMl80颗粒物监测仪进行观测，GRIMMl80可以观测>O．25弘m气溶胶的粒子浓度，其中32Nn以上粒子不做区分，0．25～32舯之间共划分30个粒径，分别是0．25，0．28，0．3，0．35，0．4，0．45，0．5，0．58，0．65，0．7，0．8，1．0，1．3，1．6，2．0，2．5

10、，3．0，3．5，4．0，5．0，6．5，7．5，8．0，10．0，12．5，15．0，17．5，20．0，25．0，30．0，32．o肚m。仪器的工作原理是当颗粒物通过仪器的光学测量区时，颗粒物使激光束产生散射光信号，通过探测分析光信号得到颗粒物的数目浓度。采样管内安装了Nation干燥管可以·基金项目：国家自然科学摹金重点项目(40830959)；国家重点基础研究发展计划项目(2006CIM03702)资助收稿日期：2010-08-30；修订日期：2010-10—26作者简介：盛立芳(1966一)．女。博士。教授。E-mail：shenglf@ou己edLLc

11、n中国海洋