ISSN 1004-4965

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南海西北部一次海上海雾的微物理及化学特性分析

徐峰 韩利国 吕晶晶 王晶 涂石飞 季倩倩 张羽

徐峰, 韩利国, 吕晶晶, 王晶, 涂石飞, 季倩倩, 张羽. 南海西北部一次海上海雾的微物理及化学特性分析[J]. 热带气象学报, 2019, 35(5): 596-603. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.054
引用本文: 徐峰, 韩利国, 吕晶晶, 王晶, 涂石飞, 季倩倩, 张羽. 南海西北部一次海上海雾的微物理及化学特性分析[J]. 热带气象学报, 2019, 35(5): 596-603. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.054
Feng XU, Li-guo HAN, Jing-jing LYU, Jing WANG, Shi-fei TU, Qian-qian JI, Yu ZHANG. ANALYSIS ON MICROPHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF A SEA FOG ON THE SEA SURFACE IN THE NORTHWESTERN SOUTH CHINA SEA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(5): 596-603. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.054
Citation: Feng XU, Li-guo HAN, Jing-jing LYU, Jing WANG, Shi-fei TU, Qian-qian JI, Yu ZHANG. ANALYSIS ON MICROPHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF A SEA FOG ON THE SEA SURFACE IN THE NORTHWESTERN SOUTH CHINA SEA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(5): 596-603. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.054

南海西北部一次海上海雾的微物理及化学特性分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.054
基金项目: 

国家自然科学基金 41475120

国家自然科学基金 41675136

广东省自然科学基金-重大基础研究培育项目 2015A03030801

详细信息
    通讯作者:

    韩利国,男,内蒙古自治区人,助教,硕士,主要从事大气物理与大气环境、海气相互作用。E-mail:hanliguo15@126.com

  • 中图分类号: P426.4

ANALYSIS ON MICROPHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF A SEA FOG ON THE SEA SURFACE IN THE NORTHWESTERN SOUTH CHINA SEA

  • 摘要: 利用2017年3月MICAPS资料、欧洲气象中心再分析ERA-Interim数据及在南海西北部海上的海雾观测数据,分析了南海西北部一次海上海雾的微物理特征和雾水化学特性,并将海上海雾与南海岸边海雾进行对比分析。结果表明:此次海雾为南海偏南暖气流移至冷海面发生冷却并达到饱和而形成。海雾过程中气压与气温变化趋势相反,相对湿度不断增加,雾滴数浓度、液态含水量和平均直径的平均值分别为198 cm-3、0.116 g/cm3和5.6 μm。相比广东湛江东海岛和广东茂名博贺地区岸边海雾个例,本次海上海雾水汽充足,雾滴偏大。本次海雾属于酸性海雾,pH值变化范围为2.51~3.50,海雾后的雨水样本pH值则为4.05。海雾发生初期电导率比其它阶段高很多,说明海雾发生的初始阶段雾水溶解了大量的气溶胶。海上雾水中Na+和Cl-浓度最高,浓度分别为32 535 μmol/L和53 466 μmol/L,K+浓度远高于Mg2+和Ca2+,而东海岛岸边海雾相反。

     

  • 图  1  2017年3月10—11日雾过程前后液态含水量及风速(a)、气温和气压(b)、相对湿度(c)随时间演变

    a.实线:风速,虚线:液态含水量;b.实线:气温,虚线:气压;c.实线:相对湿度。a、b、c中垂直虚线为雾不同阶段的分割线。

    图  2  2017年3月10日20时后向气流轨迹

    红色、深蓝色、绿色、浅蓝色分别表示10、500、1 000、1 500 m高度上的48 h气流后向轨迹。

    图  3  2017年3月10日20时海表温度及气海温差分布等值线:海表温度分布(℃);填色:气海温差分布;黄色圆点为观测地点

    图  4  雾过程中各微物理参量随时间的演变

    LWC:液态含水量;N:数浓度;D:平均直径。

    图  5  雾过程中不同阶段的雾滴谱特征

    N:数浓度;D:平均直径;LWC-1:液态含水量第一次振荡期;Dissipation:消散阶段。

    图  6  海上雾过程中各离子的浓度

    图  7  海上雾过程中不同阶段的离子浓度

    表  1  2017年3月10—11日南海西北部海上海雾微物理结构参量及与湛江东海岛、茂名博贺岸边观测值比较

    观测地点/时间 数浓度N/(个/cm3 含水量W/(g/m3 平均直径D /μm
    范围 平均 范围 平均 范围 平均
    湛江东海岛/2011年2月23—24日 3~354 248 0.001~0.257 0.102 3.1~7.8 5.2
    茂名博贺/2008年3月18—19日 33~396 261 0.011~0.335 0.144 2.8~6.8 4.6
    南海西北部/2017年3月10—11日 42~445 198 0.012~0.484 0.116 3.8~12.8 5.6
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    表  2  南海西北部雾水和雨水的pH值和电导率

    阶段 采集时间 pH EC/(μS/cm)
    第一次振荡期 3月10日21:01—22:00 3.07 5 400
    3月10日22:01—23:00 3.5 541
    3月10日23:01—11日00:00 3.3 425
    第二次振荡期 3月11日00:01—02:00 2.58 1 745
    3月11日02:01—03:00 2.56 1 595
    3月11日03:01—04:00 2.51 1 721
    第三次振荡期及消散期 3月11日04:01—05:00 2.76 1 063
    3月11日05:01—06:00 2.86 938
    3月11日06:01—07:00 2.76 1 260
    小雨 3月11日07:01—10:00 4.05 810
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    表  3  南海西北部海上雾水中各离子浓度与湛江东海岛岸边观测值的比较

    过程序号 采样时段 阳离子(μmol/L) 阴离子(μmol/L)
    Na+ K+ Mg2+ Ca2+ NH4+ F- Cl- NO3- SO42- NO2-
    岸边1 2010-3-22 23:00—11:00 35 940.35 1 875.130 6 311.18 14 636.76 2 214.40 308.15 35 431.36 21 308.06 6 797.52 53.7
    岸边2 2010-3-23 23:00—10:00 12 383.97 1 378.500 2 016.04 2 658.51 1 241.46 199.65 13 209.21 4 712.49 1 165.85 13.9
    岸边3 2010-3-31 19:20—09:00 78 629.30 4 305.653 1 1491.94 6 577.43 5 098.97 644.54 87 931.49 16 741.91 6 920.39 1.63
    岸边4 2010-4-1 17:40—09:00 30 169.11 1 424.038 4 491.90 2 911.31 3 865.53 280.73 31 838.24 11 536.55 2 770.40
    岸边5 2010-4-6 03:00—07:00 53 725.76 1 870.589 7 739.67 2 943.38 2 003.44 327.48 59 581.36 10 269.17 4 495.22
    海上1 2017-3-10 21:20—06:40 32 535.34 7 838.790 4 667.06 3 012.78 21 806.86 570.32 53 465.94 37 256.28 10 757.90 *
    注:—表示缺测值;*表示未检测到。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-08
  • 修回日期:  2019-08-26
  • 刊出日期:  2019-10-01

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