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航海气象之 海洋降水
从云中降到地面上的液态水或固态水,称为降水(P recipitation)。常见的降水形式有雨、
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雪、霰、冰雹等。
一、降水量和降水强度
降水(包括近地面凝结出的露水)未经蒸发、渗透、流失,在水平面上所积聚的水层深度,称
为降水量,以m m 为单位表示。
单位时间内的降水量,称为降水强度。常用单位是“m m / h”、“m m / d”。表6-3 和表6-4 是
我国气象部门规定的常用降水量等级表。
降雨量级表(单位:m m ) 表6-3
等级零星小雨小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨阵雨
12h 总降雨量
< 0.1 0.1~5.0 5.1~15.0 15.1~30.030.1~70.070.1~140.0 > 140.0 24h 总降雨量
< 0.1 0.1~10.0 10.1~25.025.1~50.0 50.1 ~100.0
100.1 ~200.0
> 200.0 12h 内阵雨累积时间小于5h , 降雨量不超过
15m m
降雪量等级表(单位:m m ) 表6-4
等级零星小雪小 雪中 雪大 雪阵 雪
12h 总降雪量
< 0.1 0.1~1.0 1.1~3.0 > 3.0 24h 总降雪量
< 0.1 1.1~2.5 2.6~5.0 > 5.0 12h 内阵雪累积时间小于5h , 降雪量不超过
3m m
二、降水性质
通常分为连续性降水、间歇性降水和阵性降水三种性质不同的降水。
1.连续性降水 降自雨层云和高层云,降水特点是持续稳定、常具中等雨量,持续时间常
在10h 以上。
2.间歇性降水 降自层积云和厚薄不均匀的高层云。降水强度时大时小、时降时止,但变
化很缓慢,云和其它要素也无显著变化。
3.阵性降水 通常降自积雨云、浓积云(不稳定的层积云也可出现)。降水强度变化很快,
具有骤降骤止、天空时暗时亮、持续时间较短(通常为几十分钟到几小时),并常伴有强阵风等
特点。如果是固体降水,则为大块雪花、霰或冰雹。
第三节 海洋上的雾
雾(F og)是贴近地面的气层中出现的小水滴或小冰晶,或两者混合物的集合体、悬浮于空
中使水平能见度降至小于1km (0.5n m ile)的现象。能见度降至1~10km 之内的现象,称为轻
雾(M ist)。
一、雾的种类与特点
在海上及海岸区域常见的雾,按照其主要成因可分为辐射雾、平流雾、锋面雾和蒸汽雾等
几大类。一般说来,内陆和港湾地区发生的雾以辐射雾为主;海洋上发生的雾以平流雾为主;而
锋面雾则是伴随锋面天气系统而产生和移动的。雾有明显的季节性和地区差异,这都与其形成
条件有关。
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1.辐射雾
有晴朗微风而比较潮湿的夜间,由于地面辐射冷却,近地面层气温降至露点或露点以下,
使水汽凝结而形成的雾,称为辐射雾(R adiation F og)。晴夜、微风、近地面层水汽充沛是形成
辐射雾的主要条件。秋、冬季节,高气压控制下的大陆和港湾地区,水平气压梯度小、风力微弱,
天气晴好,特别有利于地面辐射冷却,近地面气层降温明显,低层空气中水汽多的话,则容易发
生凝结形成辐射雾。
辐射雾具有以下特点
1)辐射雾一年四季都能发生,但多发生在秋、冬季节。一般发生在内陆及港湾地区,范围不
广,局地性强。但是,如遇合适的风向风力,会随风飘往海上,一般离岸较少超过10n m ile。冬
季,因海上水温高于陆地气温,移往海面的辐射雾会很快消失;夏季,辐射雾较少产生,但因海
面水温低于陆地气温,若有辐射雾自陆上移往海面时,雾不易消散。
2)辐射雾具有明显的日变化规律。它通常在夜间形成,日出前最浓;日出后一般到8~10
时,地面增温,地面逆温层被破坏,雾随之消失。但需要指出的是,如果天气条件适宜,大雾会持
续出现。例如,1996 年12 月27~31 日上海港连日大雾弥漫,白天暂时消散,严重时傍晚就开
始出现并浓度逐渐加大,能见度在100m m 下。造成轮渡停航,飞机延误,几十条船因雾停航在
长江口抛锚,使得进出港延误,交通堵塞,甚至发生万吨轮雾中相撞的海事。
3)形成辐射雾的有利风速是1~3m / s。强风和静风都不利于雾的形成;雾形成后,强风容
易使雾消散,静稳则有利于雾的维持。
4)晴天有利于雾的形成,雾产生后晴天也最有利于雾的消散;阴天不利雾的形成,有雾时,
阴天也不利雾的消散。
5)冬季消散慢;夏季消散快。
2.平流雾
暖湿空气流经冷的下垫面,低层空气冷却,使空气达到饱和水汽凝结而形成的雾,称为平
流雾(A dvection F og)。因这种雾对航海危害性最大,所以被海员称为“海雾”(Sea F og)。
平流雾具有以下特点:
1)平流雾可发生于一天中的任何时间,也可能在任何时间消散。大洋上的平流雾,其生消
时间及浓度没有明显的日变化;但在沿海及岛屿的雾有一定的日变化。据观测,其发生时间以
后半夜和早晨较多,中午较少,因夜里海面气温下降,贴近海面气层比较稳定,有助于形成雾。
白天正午前后,气温上升,低层空气变得不稳定,不利雾的形成;原有的雾这时也会因雾滴蒸发
而浓度变淡或者暂时消散,可是一到傍晚又会转浓。
2)浓度大、厚度大。平流雾的浓度往往很大,常出现水平能见距离小于50m 甚至小于10m
的浓雾;垂直厚度常达几十到几百米。
3)水平范围广。平流发生时,雾区常可达数百甚至数千公里,例如,有时平流雾可使整个黄
海海域一片弥漫。
4)持续时间长。我国的东海和黄海海域,持续3~4 天的雾是常见的。在成山头沿海,雾日
曾连续29 天(1973 年7 月1 日至29 日),最长连续时段达117h。
5)平流雾常出现于有层云的阴天里,并随风飘移,向下风方向扩展。当条件适当时,海雾可
登陆并深入内陆几十千米。沿岸陆地及港湾,早晨气温最低时,大气层结稳定,对海雾登陆最为
有利,雾来临时,往往先见到大片破碎的层云,随后贴近海面的大雾涌上岸来,中午日照最强,
地面增温迅速,受热力作用,上升气流和乱流加剧,这时海雾不易登陆,如有时登陆,则被抬升
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为层云、碎层云,随即飘散。
3.锋面雾
从锋面以上暖气团里下降的雨滴穿过锋面落到冷气团里,如果雨滴温度远高于周围的冷
空气时,雨滴便不断蒸发水汽进入锋面以下的冷空气里,使近地面层的空气达到饱和而形成的
雾, 称为锋面雾(F rontal F og)。这种雾是与锋面降水同时发生的,又可称为雨雾或降水雾
(P recipitation F og )。从锋面雾的性质而言, 它是由蒸发过程而形成的, 属于蒸发雾
(E vaporation F og)。
锋面雾发生的区域多在锢囚气旋中、暖锋线前或靠近冷锋线后,其中以锢囚锋两侧和暖锋
前的雾比较突出。暖锋前的雾区宽度一般50n m ile,沿锋线呈带状分布,有时可长达几百海里。
锋面雾的特点:
1)锋面雾的浓度及生、消时间不受气温日变化的影响。
2)锋面雾的雾区随着锋面和降水区的移动而移动。冬、春季节,中、高纬度的海洋上多锋面
气旋活动,常伴有锋面雾,对于某一局部海域而言,锋面雾持续时间不会太长,但随着锋面气旋
的移动,锋面雾影响的范围却是大的。因此,锋面雾对航行船舶的威胁也很大,仅次于平流雾。
4.蒸汽雾
冷空气流经暖水面时,由于水温高于气温,水面不断蒸发水汽进入低层空气,使贴近水面
的低层空气达到饱和而形成的雾,看起来犹如水面冒热汽,故称为蒸汽雾(Steam F og)。
蒸汽雾的特点:
1)冬季最常见。冬季及深秋,中高纬陆面(如亚洲和北美的东海岸)及极地冰原的寒冷气流
吹到较暖的海面或冰间水面上,当气温低于水温很多(温差在10~ 15℃以上)时,容易形成蒸
汽雾。我国渤海冬季也会出现这种雾。
2)浓度不大,比较浅薄,不能遮蔽较高的桅杆;出现区域多限于高纬沿海、冰缘及冰间水
域。
3)蒸汽雾多发生于早晨,持续时间短,日出后随低层气温上升而趋于消散。
4)据观测证明,蒸汽雾的发生与风速无关,在5~40m / s 的风速中都有可能发生。但风向
改变可使蒸汽雾消散。
另外,还有因沿岸地形或岛屿的抬升作用形成的上坡雾及海陆热力差异作用形成的海陆
轻风雾等,因其影响不大,不再详述。
二、平流雾形成的条件
平流雾是暖湿气流流到冷海面上而形成的。因此,一定的海洋环境和天气条件对于平流雾
的产生和维持是必不可少的,具体可归纳为海洋表层水温、气水温差、大气环流条件、水汽条件
及大气层结稳定度等几方面。
1.冷的海面
冷海面是形成平流雾的基本条件。大量观测事实表明,在水平温度梯度较大的海陆交界水
域和冷、暖海流交汇处附近的冷海面上是平流雾频繁发生的区域,并且每个海域海雾发生时海
水表层温度都有大致的界限。例如,西北太平洋上有利海雾发生的表层水温低于20℃,在水温
高于20℃的海域,海雾逐渐减少,而在表层水温超过25℃等水温线的海域内,不再有海雾发
生。我国海域海雾发生的表层水温界限大致是20℃,但是8 月份黄海北部表层水温低于24℃
时,仍有海雾发生,这说明24℃是我国海域海雾发生的一个最高水温界限。
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2.适当的气水温差
春夏季节,大气增温,暖湿空气活跃,空气温度ta 高于水温tw ,是海上平流雾多发季节。根
据观测资料,我国长江口外海域和北海道以东洋面,海雾主要集中发生在ta- tw 为0~6℃的范
围,其中温差为2~3℃时,海雾的发生频率最高;在日本海和北太平洋,气温高于水温1℃左右
时海雾发生最频繁。由此可见,适当的气水温差是形成海雾必要的条件,但并非两者温差越大
越有利海雾的发生,当ta- tw > 8℃后,海雾则反而很少发生了。
3.合适的风向风速
合适的风把暖湿气流输送到冷海面上,为海雾的形成创造条件,而且海雾形成后,风向、风
速保持稳定,才能使海雾得以维持。据统计,2~4 级风力最适宜于海雾的形成,风力过大和过
小都不利形成。风力过大时,乱流强,容易将上层空气的热量向下传递,从而削弱低层空气的冷
却作用,反而不易形成雾,据统计,风力大于6 级时,出现平流雾的情况较少;另外,风力过大
时,容易使已形成的雾消散或借乱流作用抬升为层云。风力过小时乱流太弱,贴近冷海面的空
气冷却作用难以向上传递,冷却层太薄,即使成雾也很浅薄;而且风力过小不利暖湿气流的输
送。
海雾发生时,风向大致与海面等水温线垂直。我国沿海海雾发生的有利风向通常是:黄海
和东海主要为南风和东南风,南海多偏东风。在黄海北部有时东北风会伴有海雾。英吉利海峡
海雾发生时多为西南风。
4.充沛的水汽(即空气湿度大)
其它条件满足时,暖气流中含有充沛的水汽,即空气湿度足够大,一旦接触冷海面便很容
易达到饱和而形成雾,而且不断有大量水汽的补充,海雾才有可能发展和维持。
5.低层逆温层结
当暖空气到达较冷的海面时,低层大气层结趋向稳定并产生平流逆温层。它能有效地抑制
低层大气中对流的发展,使低层的水汽凝结物和凝结核不易扩散到高空,利于海雾维持的时间
长久。实测的探空曲线表明,在平流雾中,一般都显示出明显的逆温分布,逆温层厚度可达200
~600m ;极少数情况下,低层虽无逆温层,但也处于γ< γm 的稳定层结状态下。
三、平流雾的消散
平流雾生成之后,如果上述条件发生转变或遭到破坏,雾就要趋于消散。其中主要原因是
环流形势发生变化,引起风向、风速有较大改变。如我国沿海冷锋过境后出现偏北大风,会使海
雾很快消散。另外,海雾生成后随风飘移由海面移到沿海陆地后,白天陆地升温较快,促使海雾
很快消散等。
综上所述,对于雾的生消预报,必须结合天气形势、天气条件及环境条件等综合分析判断。
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