雾是在水汽充足、大气边界层稳定的条件下,相对湿度达到或者接近100%时,空气中的水汽凝结成细微的水滴悬浮于空中,使近地面大气水平能见度下降至小于等于1千米的天气现象(图1、图2)。如果近地气层温度很低,一般多在-40℃以下,使空气中的水汽凝华而形成冰晶,导致地面大气水平能见度下降至雾的标准,则称为冰雾(ice fog)。海洋条件下,高于-10℃时多为水雾,-15℃~-25℃时多为冰水混合雾,低于-30℃以下都为冰雾。因过冷水滴冻结而形成的雾又称冻雾(freezing fog)。如果空气中的水滴不足以使能见度下降至雾的标准(大于1千米小于1万米),称为轻雾(mist)。根据世界气象组织的有关规定,也可以将雾定义为垂直厚度大于10米的云触及地面,并使得大气水平能见度低于或者等于1千米。如果触及地面的云厚度不足10米,称为浅雾(shallow fog)。雾与云的区别在于雾的底部在地面,而云的底部在地面上空,在适当条件下,两者可以相互转化。
海雾
在海洋影响下出现在海面和洋面上(包括岸滨和岛屿)的雾。
- 英文名称
- sea fog
- 所属学科
- 海洋学
海雾的生成是在有凝结核存在的条件下,通过一定途径使空气达到饱和甚至适当过饱和而完成的。空气饱和有两个途径,一是增湿,二是降温。在海雾的发生、发展过程中,有的以增湿为主,有的以降温为主,也有海雾是增湿和降温共同影响的结果。稳定的大气边界层是形成海雾的重要条件,当近海面有凝结发生时,逆温层阻碍雾滴向上扩散,有利于成雾,而低空的湍流混合可导致形成有一定厚度的雾层。
对于海雾来说,增湿和降温须通过必要的物理过程。增湿常常来自海面蒸发和空中雨滴(降水过程中)蒸发。含水汽较多的湿空气与较干燥的空气混合,其结果是一部分空气减湿,另一部分空气增湿,导致蒸发过程得以持续。降温物理过程较多,空中水汽和雾滴(雾顶)向上的长波辐射,温度平流,低空空气垂直湍流混合、海洋-大气界面的感热交换等都可以产生冷却作用。
按海雾生成的物理过程和原因,可把海雾分成平流雾、混合雾、辐射雾和地形雾等。按照相态分可以有水雾和冰雾。海雾有不同类型,增湿降温也有多种物理过程。不同物理过程在海雾的生成、维持中往往同时存在,不能截然分开。只不过在不同类型海雾形成过程中,起主导作用的物理过程有所不同。
平流雾是最常见的海雾类型,是因空气平流作用在海面上生成的雾。它包括两种。
①平流冷却雾,又称冷海雾(cold sea fog),即海表面水温低于海表面气温条件下成雾。当暖湿空气平流到比较冷的
水面时,受冷海面影响,导致较低层空气降温至露点温度以下而形成雾。这种雾比较浓,雾区范围大,持续时间长,能见度低,是海雾的主要类型。见平流冷却雾。
②平流蒸发雾,又称暖海雾(warm sea fog),即冷空气流经较暖海面而成雾。由于暖水面蒸发比较大,在其上方近海面形成暖湿空气团。较冷的未饱和空气平流到暖水面,与原来在暖水面上的暖且饱和或者接近饱和的空气混合而成雾。冷季在美国加州沿海的暖海面,在浮力作用下也可能有低云形成,云顶长波辐射冷却和垂直混合导致云底高度下降至海面,形成暖海雾。
③蒸汽雾。平流过来的干冷空气(一般来自大陆)比海面温度低很多条件下形成的雾。由于空气温度相对于海表面温度低很多,导致海面强烈蒸发,使空气中的水汽达到饱和状态而形成的雾。从两极区域流出的冷空气到达其邻近暖海面上,或来自巨大冰山或者大范围冰面的冷空气到达附近较暖水域上,均可生成蒸汽雾,常见于极地浮冰区。深秋初冬,开阔的有一定深度的湖面上也容易出蒸汽雾。见平流蒸发雾和冰面辐射雾。
在空中水滴蒸发导致低空水汽含量增大的条件下,再与平流来的空气发生混合而成雾。是蒸发和混合两种物理过程作用下的产物。混合雾分为冷季混合雾和暖季混合雾。
①冷季平流混合雾。冷空气与海面暖湿空气混合成雾。
②暖季平流混合雾。暖空气与海面冷湿空气混合成雾。
①浮膜辐射雾。漂浮在港湾或岸滨的海面上的油污或悬浮物结成薄膜,晴天黎明前后,因辐射冷却而在浮膜上产生的雾。见浮膜辐射雾。
②盐层辐射雾。风浪激起的浪花飞沫经蒸发后留下盐粒,借湍流作用在低空构成含盐的气层,夜间因辐射冷却,就在盐层上面生成了雾。见盐层辐射雾。
③冰面辐射雾。高纬度冷季时的海面覆冰或巨大冰山面上,因辐射冷却而生成雾。
岛屿和岸滨常常形成海雾,均与地形所产生的动力和热力作用有关,属于地形雾。
①岛屿雾。空气爬越岛屿过程中冷却而形成的雾。
②岸滨雾。产生于海岸附近,夜间随陆风漂移蔓延于海上。白天借海风推动,可漂入海岸陆区。
广阔大洋上,北大西洋的纽芬兰岛附近、北太平洋千岛群岛附近及其以东洋面海雾发生频率都比较高,其次是西南大西洋的马尔维纳斯群岛附近、环绕极地外缘的洋面上海雾比较多。边缘海和沿岸近海,如鄂霍次克海、英国北海、日本海、黄海、东海、南海西岸、太平洋东岸的加利福尼亚-俄勒冈沿海、秘鲁和智利沿海海雾发生频率比较高。
海雾类型虽然有多种,但其中范围大、影响严重的,首推平流冷却雾。广阔洋面的海雾发生频率有明显的季节变化特征。北半球夏季盛行偏南风,暖湿气流向北流经冷水面,容易形成平流冷却雾,所以海雾以夏季为最多。海雾发生频率高的区域多在冷暖海流形成的海表面温度锋(海表面水温等值线密集区)的冷水一侧或者海表面温度冷水中心。同理,南半球的海雾最盛季节在南半球的夏季。这类雾的特点是雾浓,持续时间长,甚至可持续1个月以上。
平流蒸发雾多见于冷季的副极地或冰山和流冰的外缘水域,雾层薄,形似炊烟。但当它在春秋季节与平流冷却雾在中、高纬度海域交替出现时,也常构成大片浓雾区。
中国沿海自南向北有5个相对多雾区:雷州半岛和琼州海峡、福建沿海、舟山群岛附近海域、青岛-潮连岛附近海域、成山头附近海域。自南向北多雾区范围增大,年雾日数增加。雷州半岛和琼州海峡年雾日数20天左右,福建沿海年雾日数20~30天,厦门附近的多雾中心为39.5天,而且多雾区面积较华南沿海明显扩大。浙江的大陈岛海域年平均雾日数可达50多天。山东的青岛-潮连岛附近,年平均雾日数50多天,黄海北部的成山头为83天。渤海的雾区域较小,年雾日数不足20天。
海雾无论在海上还是在沿岸地带,因水平能见度低,对港口作业、交通运输、海洋捕捞和海洋开发工程以及海上军事活动等造成不良影响。据统计海上船舶之间的碰撞事故80%与海雾有关。东海2008年1月7日~12日的大雾造成上海洋山港港口关闭数日,经济损失上亿美元。雾水中的盐分对建筑物的侵蚀也是不可忽视的。
海雾发生时,往往会出现水汽垂直梯度大值区,有利于形成海面波导,对海上通信有重要影响。
在干旱半干旱的沿海和岛屿,海雾是一种重要的水资源。人们用特制的材料做成网,收获雾水。在秘鲁沿岸雾水被称为“甘露”。由于气候变化导致海雾入侵内陆和岛屿的程度发生变化,从而导致依赖雾水的植物死亡,对生态产生影响。
在沿海地区,如果陆地排放的酸性气溶胶作为凝结核形成海雾,则成为酸雾。对人类健康、农作物、建筑物寿命有不良影响。
条目图册
扩展阅读
- KORAČIN D, DORMAN C E.Marine fog: challenges and advancements in observations, modeling, and forecasting.Berlin:Springer Atmospheric Sciences,2017.
- Fu G, Zhang S P, Gao S H, et al.Understanding of sea fog over the China seas.Beijing:China Meteorological Press,2012.
- 王彬华.海雾.北京:海洋出版社,1983.