海洋科普:海雾——我可不是一般的雾!
来源:科普中国
发布时间:2022-11-04
浏览次数:642

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出品:科普中国

作者:蓝色海洋团队

监制:中国科普博览

我国沿海每到春暖花开,由冷转暖的时候,经常会出现迷迷濛濛毛毛细雨的天气,能见度显著降低,甚至相距几米也难见踪影,这就是人们熟知的海雾。

(图片来源:veer图库)

海雾是海面低层大气中一种水蒸汽凝结的天气现象,因它能反射各种波长的光,故常呈乳白色。雾的形成要经过水汽的凝结和凝结成的水滴(或冰晶)在低空积聚这样两个不同物理过程。在这两个过程中还要具备两个条件:一是在凝结时必须有一个凝聚核,如盐粒或尘埃等,否则水汽凝结是非常困难的;另一个是水滴(或冰晶)必须悬浮在近海面层中,使水平能见度小于1公里。

水汽在大气中要达到凝结,必需要有充足的水汽。虽然广阔的海洋上日夜蒸发着大量水汽,但那里并不是每天都会发生凝结的现象。这是因为大气一旦达到饱和,蒸发就会立即停止,空气中水汽不再增加也就很难达到过饱和状态,而使水汽发生凝结。只有当水面温度比气温高出很多时,暖水面才有可能不断蒸发水汽,源源不断地扩散到冷空气层内,使其保持过饱和状态,凝结过程才能不断进行,出现蒸腾似的雾,这就是所谓的平流蒸汽雾。

(图片来源:veer图库)

另一种凝结方式,就是依赖降低水汽的温度,从而达到过饱和水汽的出现。当暖湿气流经过冷海面时,它把热量传给冷海面而降低了自身的温度,这时饱和水汽量随温度降低呈现出过饱和状态,就会发生凝结。这种凝结现象在海雾发生区是常见的,通常称之为平流冷却雾。我国海区出现的海雾,主要是这种平流冷却雾,在世界众多著名海雾区出现的海雾,也大都是平流冷却雾造成的。这种因降温使水汽量达到过饱和状态形成的海雾还有多种。如高纬度冰雪覆盖的海面,由于冰雪面上的辐射冷却(特别是夜里),常能形成冰面辐射雾;此外,岛屿地形的斜升作用,常将从海面吹来的温暖空气在岛屿迎风面上抬升,便有可能因上升降温促进凝成为地形雾。

(图片来源:veer图库)

海雾是海洋上的危险天气之一。它对海上航行和沿岸活动有直接影响,长期以来海洋气象学家对海雾的生消机制作了多方研究,为预测海雾提供了较充实的理论基础和实用技术,目前预测海雾的方法常用的有三种。

一是天气学方法,把海雾作为天气现象来对待,尽可能地考虑到各个水文气象要素的作用及其相互关系。一般来说,与海雾有关的水文气象要素,主要有风向、风速、降水、蒸发、气温、湿度、水温、海流和稳定度等。风向从海上向陆地吹,常为沿海送来海上暖湿空气,有利于雾的生长;风速大小对不同性质的海雾影响也不一样,辐射雾只能在微风中存在,平流雾却以4-5级风最合适,超过6级就会吹散雾;降水是产生混合雾所需要的条件,对辐射雾、平流雾则起消散作用;蒸发则是蒸气雾产生的必要过程;气温和湿度可作为一个要素的两个方面来考虑,中国近海春夏季节的雾,当海面气温超过24摄氏度,就不再出现了;海雾与海流之间的关系更为密切,冷暖海流交界区和涌升的冷流区,都是海雾经常出现和集中的海域,表面看这是海流与平流雾之间的相关关系,实质上反映了海水温度是生成各种类型海雾的重要条件之一;稳定度与海雾关系也非常密切,稳定的空气层结,利于雾的生成和持续。天气学方法预测海雾,也就是寻求上述各要素与海雾生消的关系,结合天气形势的发展来预测海雾的变化,我国沿海大多数水文气象台站现在仍用这种方法来预测海雾。

二是统计学方法,也就是利用历史资料把水文气象要素与海雾的关系,进行时空分布统计,找出各种记录中的规律。在统计过程中,要充分考虑水文气象要素和天气现象间的内在联系及其物理意义,使统计的结果具有天气学和气候学上的意义。

三是数值方法。由于海雾形成的因素很多,有的以空气的平流为主;有的以空气(或下垫面)的辐射为主;有的通过冷却降温;有的依靠增加水汽量来达到过饱和而凝结;有的几种方法兼而有之。因此,用一种数值模式反映海雾的形成过程是比较困难的。目前,预报部门制作海雾数值预报,是把辐射雾和平流雾分开考虑的。

近年来,把数值预报和统计预报结合起来成为统计动力预报,取得比较明显的效果。



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