辐射雾

更新时间:2022-08-25 12:01

辐射雾(Radiation fog)指由于地表辐射冷却作用使地面气层水汽凝结而形成的雾,并不是指这种雾具有辐射性。辐射雾在北方冬季、初春和秋末等季节比较常见。主要出现在晴朗、微风、近地面、水汽比较充沛的夜间或早晨。随着太阳的升高,地面温度上升,辐射雾也会立即蒸发消散。所以,早晨出现辐射雾,常预示着当天有个好天气。民间“早晨地罩雾,尽管晒谷物”、“十雾九晴”的说法就是指辐射雾。城市及其附近,烟粒、尘埃多,凝结核充沛,因此特别容易形成浓雾,故常称作都市雾。

形成

形成原理

辐射雾主要是因为夜间地面辐射冷却,从而靠近地表的空气温度低,当气温降低到露点或露点以下时达到饱和凝结,并形成逆温现象,经过长时间,水汽与凝结核下沉至地表附近,使空气中的水汽达到饱和所致,因此雾多发生在夜最长、气温最低的冬季或比较寒冷的冬半年。

另外,风速对辐射雾的形成也有影响。如果没有风,就不会使上下层空气发生交换,辐射冷却效应只发生在贴近地面的气层中,只能生成一层薄薄的浅雾。如风太大,上下层空气交换很快,流动也大,气温不易降低很多,则难于达到过饱和状态。只有在l一3米/秒的微风时,有适当强度的交流,既能使冷却作用伸展到一定高度,又不影响下层空气的充分冷却,因而最利于辐射雾的形成。

发展特征

辐射雾生消过程大致可划分为4个阶段,即生成阶段、发展阶段、成熟阶段和消散阶段。

(1)辐射雾发展时具有爆发性增厚的特征;

(2)逆温层随高度具有分层结构,逆温层底常有水汽积累,导致了雾在形成和发展阶段的双层结构,这为雾爆发性发展酝酿了条件;

(3)雾形成后大量潜热的释放,日出后贴地气层的增温,是触发雾爆发性发展的热力学条件;

(4)湍流混合引起的热量、动量及水汽的垂直输送,特别是上层高湿区水汽向下输送,对辐射雾爆发性发展起着重要作用;

(5)雾层内温度随高度的分布特征是:雾形成时先是超绝热递减,中上部为逆温;发展阶段雾底层超绝热递减,中上部近似等温,逆温层移到雾顶;成熟阶段雾层内温度服从湿绝热递减率。

形成条件

冷却条件:晴朗少云的夜间或清晨,地面散热迅速,使近地面气层降温多,有利于水汽凝结。当低空有辐射逆温形成时,有利于近地面层大量雾滴聚积于逆温层下而形成辐射雾。

水汽条件:近地面层水汽充沛时,气温稍有下降就会使水汽凝结。湿度越大、湿层越厚,就越有利于形成雾。当空气被雨和潮湿的地面增湿以后,对形成此类雾特别有利。

层结条件:近地面气层比较稳定或有逆温存在时,就有利于水汽和尘埃杂质的聚集,如又有辐射冷却作用便易于水汽凝结形成雾。当气层不稳定时,就有利于上下层热量的交换和水汽扩散,而不利于雾的形成。

风力条件:静风有利于形成露、霜或浅雾,但不利于形成雾;微风(1-3米/秒)对雾的形成最有利。要形成一定强度及一定厚度的辐射雾,仅有辐射冷却还不够,还必须有适度的垂直混合作用相配合,以便形成较厚的冷却层。空气静稳时,垂直混合太弱,不利于形成辐射雾,而风速过大(>3米/秒)及温度层结不很稳定时,垂直混合又太强,也不利于形成辐射雾。

特征

1、有明显的季节性和日变化:秋冬季居多;多在下半夜到清晨,日出前后最浓,白天辐射升温逐渐消散;

2、与地理环境有密切的关系:潮湿的山谷、洼地、盆地;

3、辐射雾的垂直、水平尺度:厚度几十米到几百米,平均150米左右,水平范围不大,分布不均,常零星分布,在平原上也可连成一片。

区别

辐射雾与平流雾的区别

辐射雾主要是因为夜间地面辐射冷却,使空气中的水汽达到饱和所致,因此雾多发生在夜最长、气温最低的冬季。只要满足条件,在大部分地区均可形成。

平流雾是暖湿空气移到较冷的陆地或水面时,因下部冷却而形成的雾。通常发生在冬季。一般出现在海边。

危害

一、辐射雾能造成能见度下降,对交通(城市交通、高速公路、机场航班起降、水陆航运等)影响较大。

二、辐射雾是在冬季最常见的一种雾,但对人体不具有辐射性伤害。但当大雾弥漫时,空气中的有毒、有害物质可能会与大气污染物发生一系列物理化学反应,从而产生新物质。如二氧化硫在大气中被氧化后,与雾滴结合成硫酸气溶胶,这一新物质的毒性要比原来的物质提高数倍以上。而且大雾时往往存在逆温层,空气无法对流,空气中的污染物很难扩散,所以对人体危害也很大。

所以建议大家在远离雾霾危害的同时,也应避免辐射雾给我们生活与出行带来的不良影响。

大雾案例

2013年10月20日至21日,东北三省出现雾霾天气,能见度不足50米,最严重的地区能见度不足十米。因天气原因导致部分公交线路暂时停运,高速公路暂时封闭,中小学校全部停课。

受大雾影响,沈阳PM2.5每立方米高达289微克,属于五级重度污染。而哈尔滨市中小学,2013年10月21日紧急停课一天。沈阳桃仙国际机场13个航班停飞,哈尔滨太平国际机场超过十个航班取消或晚点。长春机场达不到起降标准,10月21日早所有航班都不能起降,机场启动大面积航班延误预案。

2016年1月2日,重庆19区县遭遇辐射雾受的影响,辐射雾大面积笼罩山城,导致多条高速公路受到交通管制或封闭。

2016年10月18日早,烟台地区普降大雾,市区大部分地区及栖霞、福山、牟平等地能见度低于1000米,部分地区能见度不足200米。浓雾给交通出现带来不便,但也带来另一幅城市美景。

(东北大雾图册参考资料)

研究

1 西双版纳地区冬季辐射雾的初步研究. 黄玉生,许文荣等. 气象学报.1992.

分析了西双版纳地 区辐射雾的时空分布,温度层结和微物理结构,给出辐射雾在发展过程中的一些特征。

2 辐射雾的大气边界层特征. 黄建平,朱诗武,朱彬. 大气科学. 1998.

逆温层对雾的形成和维持起着重要的作用,而雾又对大气边界层 中的温、湿、风结构产生的重要影响。

3 珠江三角洲地区一次辐射雾的数值模拟研究.樊琦,王安宇等. 气象科学. 2004.

地面的长波辐射冷却促使辐射雾形成.而短波辐射的加热是辐射雾消散的主要原因。另外.增加模式的垂直分辨率以及改变珠江三角洲地区的下垫面类型都可以使模式模拟的辐射雾的结果有明显的改善。

4 黄冈市一次辐射雾天气过程分析.李靖,郭圳勉. 2013.

利用地面观测资料、探空资料和NCEP再分析资料,对2013年1月27日~28日黄冈市一次辐射雾过程的环流背景、气象要素、物理量、凝结核等进行分析,揭示了辐射雾过程从形成到消散的机制。结果表明:在潮湿的下垫面上,中高层暖性高压脊、地面弱气压场及稳定层结可以为辐射雾提供良好的环流背景条件;地面辐射冷却效应对辐射雾过程具有重要的触发和加强作用;辐射雾的形成具有明显的日较差,形成至消散阶段因水汽凝结释放潜热加热与雾体长波辐射冷却相互作用,降温率与风速变化率存在波动变化;污染物集聚为雾的形成可以提供丰富的凝结核。

5 城市化对辐射雾生消过程影响的数值研究. 陈龚梅. 2014.

夜间地面长波辐射冷却过程是此次雾过程形成的主要原因,而相对稳定的大气层结和充足的水汽条件是雾过程形成的先决条件。长波辐射冷却是雾过程中的主要降温因子,日出后,迅速增强的湍流加热作用是雾消散的主要热力因子。短波辐射通过加热地面、改变地表热量平衡,增强地表与近地面大气的湍流交换形式加热大气,改变大气的温度层结,间接影响辐射雾的消散过程。雾消散是蒸发、湍流交换以及重力沉降共同作用的结果。 城市地表的高导热率、高粗糙度、低反照率等特性影响地表能量平衡,感热输送是城市地表加热大气的主要方式,地表感热加热率随太阳高度角增加而增大,最大可达1.2℃/h,潜热加热率变化较小,平均约为0.15℃/h。城市下垫面的湍流交换作用较强,近地面湍流交换系数最大可达2.0m2/s,湍流加热作用明显。受城市发展的影响,城市辐射雾的起雾高度较农村高,雾首先在32m高度形成,且受旺盛的湍流交换作用的影响,雾顶可发展到较高高度(150m)。上部雾形成的主要原因是长波辐射冷却引起的水汽凝结;而8m以下高度雾形成的原因主要是重力沉降引起的液态含水量和雾滴的积累。

6 首都机场近10年辐射雾的特征分析. 何志强,卢新平,金宏忆. 中国气象学会年会. 2014.

(1)辐射雾每年单独造成能见度低于1公里的次数较少,基本在1。(2)辐射雾的发生具有明显的季节特征,一般多发在秋冬季节,日出前最浓,日出后随着温度升高,雾气逐渐消散。(3)辐射雾多发生在晴朗少云的天气中,随着温度的降低能见度逐渐降低,其造成的低能见度一般不会低于700米。(4)辐射雾多伴随平流雾发生,由于受平流雾的影响雾气消散时间更长。(5)辐射雾发生时,风速多为1/秒的微风状态。

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