雾的成因初步分析
通常,雾的类型不同,形成的原因也明显不同。如辐射雾多形成在雨、阴转晴朗的夜间,主要成因是辐射冷却使低层湿度加大达到饱和;平流辐射雾多形成在晴转多云的前夕,主要成因有辐射冷却和平流增湿;平流雾形成在温度高、湿度大的阴雨天气或转阴雨天气的前期,主要成因是暧湿平流湿度很大。与辐射雾和平流辐射雾形成相关最好的气象要素是风速、云量、湿度条件,特别是风速。在大的天气条件相差不多的情况下,如果相邻站区湿度条件和云量条件也差不多,有雾、无雾的主要差别就在于风速的差异。风速太大常无辐射雾和平流辐射雾。风速与地形有关,在大量区域性浓雾的样本中,多数情况当天下午14时地面图上,如果赣北或赣中都位于高压前部、底部,地面江南为弱北风的晴空区中,第二天早晨生成的辐射雾和平流辐射雾,都有鄱阳湖区和九江地区东部(庐山除外)因开阔、平坦风速稍大而雾少,湖区两侧雾多的特点。有时西侧多,有时东侧多。多与少的原因具体要看每次站点云量等情况。晴朗少云而无雾的湖区风速多≥3 m/s,两侧风速<3 m/s。如果地面高压范围小,强度弱,风速≤2 m/s,多数是1 m/s,或已是高压后部转偏南风,第二天早晨的雾生成在鄱阳湖区较多,湖区两侧少
从图1可以看出,位于江南的低槽切变云带正缓慢南移,相应地面图上,江西处脊前弱的偏北气流中。第二天,江西中、北部天气转晴,在早晨天晴的地方,鄱阳湖两侧和南部出现了34站浓雾,鄱阳湖区和九江东部无雾;不转晴的赣州无雾。
另外,通过分析江西地形图可知,湖区两侧多雾区不完全是在高山区,而是在山区相对低矮的丘陵区域地段,其海拔高度在1 000 m以下,多数为10~500 m高度。
从上面分析可知:风速稍大无辐射雾形成;同样在风速太小或静风的情况下,因上下无扰动,低层水汽不能输送到较高层次也不利于雾的生成。所以有时江南为弱的高压脊或均压场,近地层风速小,开阔的地区仍然
雾较少,而丘陵山区因地形抬升而有雾形成。影响雾区分布的另一个原因是雾的类型。如江西多平流辐射雾,这类雾的形成同样要满足夜间天气晴朗、风速小、湿度大的条件。当中低层处大高压后部,西南暖湿气流加强引起低层湿度条件加大,西部和南部地区先转西南风,湿度增加快,同时又要满足天空少云条件,所以高压后部的平流辐射类雾的落区往往是西部和南部多于东部和北部。如图2是1999年12月2日13时红外云图,它具有平流辐射雾的前期云场代表性特点。相应14时地面图上江南处高压后部,广西和贵州省各站都转偏南风。第二天早上,江西西南部站点都转弱的偏南风。早上江西除东北角的上饶、九江东部、南昌大部、宜春东部以外靠近西南云区的地区都有浓雾。
从上面介绍的2种类型、2幅成雾的前期云图、云场可以看出:雾的形成及落区与类型相关,它有特定的天气形势和云场。如辐射雾的形成要重点考虑天气转晴,特别是夜晴;然后是风速要小;再考虑夜间是否有强的辐射逆温形成。如果是多云天气或风速稍大都无辐射雾生成的可能。如果江南为南高北低形势或高压后部,短时间内仍不会长云,随着西部云系的移近,低层湿度加大,有可能生成平流辐射雾。
进入冬季后,在清晨都呈现出雾气缭绕的天气,人们置身其中,有如诗如梦的缥缈感觉,但是大雾天气也带来了许多弊端,譬如,大雾导致能见度降低,使交通的安全隐患增大;大雾中的有害粒子较多,影响了人们的健康等等,那么冬季的早晨为何是大雾青睐的时间呢?
大家知道空气中所能容纳的水汽是有一定限度的,达到最大限度时,就称为水汽饱和 。气温愈高,空气中所能容纳的水汽也愈多。譬如,在1立方米的空气中,气温在4℃时,最多能容纳的水汽是6.36克;气温在20℃时,1立方米的空气中最多就可以含水汽17.3克。如果空气中所含的水汽多于一定温度条件下的水汽量时,多余的水汽就会凝结出来,变成小水滴或冰晶。例如在4℃,1立方米的空气中含有7.36克水汽,这时,多余的1克水汽就会凝结成水滴。所以空气中的水汽超过饱和量,就要凝成水滴,这主要是随着气温的降低而造成的。
另外,地面热量的散失,会使地面温度下降,同时会影响接近地面的空气层,使空气的温度也降低下来。如果接近地面的空气层是相当潮湿的,那么当它冷到一定的程度时,空气中一部分的水汽就凝结出来,变成很多小水滴,悬浮在近地面的空气层里。如果近地面空气层里的小水滴多了,阻碍了人们的视线时,就形成了雾。
一般说来,白天的温度比较高,空气中可容纳较多的水汽。但是到了夜间,温度下降了,空气中能容纳的水汽就减少了,如果那时空气中的水汽较多,就会使一部分水汽凝结成为雾。在冬天,由于黑夜较长,而且出现晴天,风小的机会较多,地面散热比夏天更迅速,接近地面的温度急剧下降,这样就使得近地面空气层中的水汽,容易在后半夜到早晨达到饱和和过饱和而凝结成小水滴,并且浮在近地层的空气中,形成雾。所以,冬天晴朗的早晨常常有雾
凡是大气中因悬浮的水汽凝结,能见度低于1千米时,气象学称这种天气现象为雾。
一般来说,秋冬早晨雾特别多,为什么呢?我们知道,当空气容纳的水汽达到最大限度时,就达到了饱和。而气温愈高,空气中所能容纳的水汽也愈多。1立方米的空气,气温在4℃时,最多能容纳的水汽量是6.36克;而气温是20℃时,1立方米的空气中最多可以含水汽量是17.30克。如果空气中所含的水汽多于一定温度条件下的饱和水汽量,多余的水汽就会凝结出来,当足够多的水分了与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起,同时水分子本身也会相互粘结,就变成小水滴或冰晶。空气中的水汽超过饱和量,凝结成水滴,这主要是气温降低造成的。
如果地面热量散失,温度下降,空气又相当潮湿,那么当它冷却到一定的程度时,空气中一部分的水汽就会凝结出来,变成很多小水滴,悬浮在近地面的空气层里,这就是雾。它和云都是由于温度下降而造成的,雾实际上也可以说是靠近地面的云。
白天温度比较高,空气中可容纳较多的水汽。但是到了夜间,温度下降了,空气中能容纳的水汽的能力减少了,因此,一部分水汽会凝结成为雾。特别在秋冬季节,由于夜长,而且出现无云风小的机会较多,地面散热较夏天更迅速,以致使地面温度急剧下降,这样就使得近地面空气中的水汽,容易在后半夜到早晨达到饱和而凝结成小水珠,形成雾。秋冬的清晨气温最低,便是雾最浓的时刻。
【雾形成的条件】
雾形成的条件一是冷却,二是加湿,增加水汽含量。这是由辐射冷却形成的,多出现在晴朗、微风、近地面水汽比较充沛且比较稳定或有逆温存在的夜间和清晨,气象上叫辐射雾;另一种是暖而湿的空气作水平运动,经过寒冷的地面或水面,逐渐冷却而形成的雾,气象上叫平流雾;有时兼有两种原因形成的雾叫混合雾。可以看出,具备这些条件的就是深秋初冬,尤其是深秋初冬的早晨。
我们还可以看到一种蒸发雾。即冷空气流经温暖水面,如果气温与水温相差很大,则因水面蒸发大量水汽,在水面附近的冷空气便发生水汽凝结成雾。这时雾层上往往有逆温层存在, 否则对流会使雾消散。所以蒸发雾范围小,强度弱,一般发生在下半年的水塘周围。
城市中的烟雾是另一种原因所造成的,那就是人类的活动。早晨和晚上正是供暖锅炉的高峰期,大量排放的烟尘悬浮物和汽车尾气等污染物在低气压、风小的条件下,不易扩散,与低层空气中的水汽相结合,比较容易形成烟尘(雾),而这种烟尘(雾)持续时间往往较长。
雾消散的原因,一是由于下垫面的增温,雾滴蒸发;二是风速增大,将雾吹散或抬升成云;再有就是湍流混合,水汽上传,热量下递,近地层雾滴蒸发。
雾的持续时间长短,主要和当地气候干湿有关:一般来说,干旱地区多短雾,多在1小时以内消散,潮湿地区则以长雾最多见,可持续6小时左右。
【雾的种类】
1、辐射雾:多出现在晴朗、微风、近地面水汽比较充沛且比较稳定或有逆温存在的夜间和清晨。
2、平流雾:暖而湿的空气作水平运动,经过寒冷的地面或水面,逐渐冷却而形成的雾,气象上叫平流雾。
3、蒸发雾:即冷空气流经温暖水面,如果气温与水温相差很大,则因水面蒸发大量水汽,在水面附近的冷空气便发生水汽凝结成雾。这时雾层上往往有逆温层存在,否则对流会使雾消散。所以蒸发雾范围小,强度弱,一般发生在下半年的水塘周围。
4、上坡雾:这是潮湿空气沿着山坡上升,绝热冷却使空气达到过饱和而产生的雾。这种潮湿空气必须稳定,山坡坡度必须较小,否则形成对流,雾就难以形成。
5、锋面雾:经常发生在冷、暖空气交界的锋面附近。锋前锋后均有,但以暖锋附近居多。锋前雾是由于锋面上面暖空气云层中的雨滴落入地面冷空气内,经蒸发,使空气达到过饱和而凝结形成;而锋后雾,则由暖湿空气移至原来被暖锋前冷空气占据过的地区,经冷却达到过饱和而形成的。因为锋面附近的雾常跟随着锋面一道移动,军事上就常常利用这种锋面雾来掩护部队,向敌人进行突然袭击。
5、混合雾:有时兼以上有两种原因形成的雾叫混合雾。
6、烟雾:城市中的烟雾是另一种原因所造成的,那就是人类的活动。早晨和晚上正是供暖锅炉的高峰期,大量排放的烟尘悬浮物和汽车尾气等污染物在低气压、风小的条件下,不易扩散,与低层空气中的水汽相结合,比较容易形成烟尘(雾),而这种烟尘(雾)持续时间往往较长。
【雾与天气的关系】
雾是千变万化的,纷繁复杂的,但不外乎辐射雾、平流雾两种。现象虽纷纭,本质都是一个:水气遇冷凝结而成。有时雾出预报晴,有时雾出预报雨,似乎混乱不堪,但是只要掌握了辐射雾、平流雾的特征,多方观察,仔细分析,就能准确地抓住雾与天晴、落雨的规律,以便预测天气了。这对于农业、交通、航天、航海都有用处。
雾与未来天气的变化有着密切的关系。自古以来,我国劳动人民就认识这个道理了,并反映在许多民间谚语里。如:“黄梅有雾,摇船不问路。”这是说春夏之交的雾是雨的先兆,故民间又有“夏雾雨”的说法。又如:“雾大不见人,大胆洗衣裳。”这是说冬雾兆晴,秋雾也如此。
准确的看雾知天,还必须看雾持续的时间。辐射雾是由于天气受冷,水气凝结而成,所以白天温度一升高,就烟消云散,天气晴好;反之,“雾不散就是雨”。雾若到白天还不散,第二天就可能是阴雨天了,因此民谚说:“大雾不过晌,过晌听雨响。”
为什么同样是雾,有的兆雨,有的兆晴呢?
这要从气象学的知识里得到解释。只要低层空气的水气含量较多时,赶上夜间温度骤降,水气就会凝结成雾。雾有辐射雾,即在较为晴好、稳定的情况下形成的雾。只要太阳出来,温度升高,雾就自然消失。对此,民间的说法是:“清晨雾色浓,天气必久晴。”“雾里日头,晒破石头。”“早上地罩雾,尽管晒稻。”人们见辐射雾,往往“十雾九晴”。便得出这些说法。
秋冬季节,北方的冷空气南下后,随着天气转晴和太阳的照射,空气中的水分的含量逐渐增多,容易形成辐射雾,因此秋冬的雾便往往能预报明天的好天气。
春夏季节的雾便不同了,它大多来自海上的暖湿空气流,碰到较冷的地面,下层空气也变冷,水气就凝结成雾了。这种雾叫平流雾。它是海上的暖湿空气侵入大陆,突然遇冷而形成的。这些暖湿气流与大陆的干冷空气相遇,自然就阴雨绵绵了。所以春夏雾预示着天气阴雨。
雾与天气的关系如此密切,故可以看雾知天气的变化了。不过,上述的关于辐射雾、平流雾的解释只是就大体情况而言的。雾与天气的关系并不如此简单,还有许多复杂的内容,因此不能生搬硬套,而要具体情况具体分析。也就是说,要准确地看雾知天,还要作多方面观察、分析,进行综合判断。