雾里看“雾”理

2019-11-26     galio319

秋冬来临,清晨或傍晚总是雾气蒙蒙,而关于雾,你又了解多少呢?

虽然导致大雾形成的天气条件通常是相当温和的,但大雾本身可能具有很大的破坏性,特别是对于航空业和海运业,我们的日常生活也会因为雾受到影响

关于雾是什么,如何形成

但是什么是雾,雾是如何形成的?

在讨论雾是什么之前,我们首先需要定义雾的关键因素:能见度

能见度在夜间和白天有不同的定义,国际民用航空组织(ICAO)给出的定义是:

白天,能见度是指在明亮的背景下观察到靠近地面的合适尺寸的黑色物体时能看到和识别的最大距离;

在夜间,使用1000堪德拉(发光强度单位)左右的灯光能够看到和辨认出的最大距离即为能见度

雾和轻雾都是由悬浮在空气中的微小水滴形成的,这些微小的水滴会散射通过它们的任何光线,这意味着在雾中,物体会变得很难看见,雾和轻雾的定义是能见度降低的程度,国际民航组织的定义是:

雾:空气中微小水滴的悬浮,使能见度降低到1000米或更低;

轻雾:与雾类似,但是能见度将降低到不低于1000米

另外我们常说的霾是另一种可以降低能见度的现象,但是跟雾不同的是,霾是由于空气中的微粒而不是水滴造成的能见度降低

例如在新西兰,强风过后的海岸线有时就会出现霾,因为风会激起海上的浪花,并导致海盐的小颗粒悬浮在空气中,这就给霾形成提供了条件

新西兰海岸边的霾

而雾的形成主要是空气中水汽达到(或接近)饱和,在凝结核上凝结而成,物的形成通常有;两种途径:一是因为空气温度降低而产生平流雾、辐射雾、上坡雾等;而是空气中水汽增加而产生蒸发雾、锋面雾、生物雾等

使人如临仙境般的平流雾

辐射雾

辐射雾的形成取决于“辐射热通量”的平衡,辐射雾通常在一天中最冷的夜间或清晨形成,然后在太阳升起后消散,它主要形成于陆地上,但在一些浅水湾和港口也可以形成

辐射雾的形成离不开下面几种条件:

1.晴朗的天空

2.微风

3.在靠近地面的大气最低层中有足够的水分

当气压较高时,上述条件较为容易满足,但也有其他情况可以满足这些条件,简言之,在一个有微风的晴朗夜晚(地理上的晴朗夜晚是指天空中云量少),空气可以冷却到足够的程度,达到“露点”(100%相对湿度)时空气中的水蒸气就将开始凝结成雾,我们来具体分析下辐射雾的形成

辐射雾的形成过程始于日落时分,因为此时辐射热通量的平衡开始发生变化,我们都知道,一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射

辐射的波长与其热辐射之间的相关性

在天气晴朗的时候,入射的太阳辐射比地球返回太空所发出的辐射要大——这会导致地面和其正上方的空气变暖,接着到了晚上,在一个没有云层的夜晚,地球继续向太空辐射热量,但由于此时已经没有了太阳辐射,热量“收支不平衡”,结果就是地面及其正上方的空气迅速冷却,从从而形成逆温现象

相反的是,多云的天空会打破如上所述的辐射热平衡,如果天空中有云,它将吸收地球表面发出的热量,并将其重新辐射回地面,这就可以防止地球因通过辐射向太空发射热量而导致的地面快速降温

所以,地面辐射冷却是辐射雾形成的一个重要部分,周围的云越少,雾形成的可能性就越大

再说到风,如果风太强,就会导致来自高空温暖、干燥的空气与地面附近的空气混合,这意味着陆地表面不能很快冷却,但是如果根本没有风,此种条件下更有可能产生的是露水而不是雾

另外,大气底层的相对湿度必须足够高,以便在夜间辐射冷却使空气达到“露点”,当露点等于空气温度时即相当于100%的相对湿度,空气不能再容纳任何水蒸气

该图显示了在一定温度范围内处于海平面压力下的空气所能包含的水蒸气的最大质量百分比

如果空气冷却到露点,然后继续冷却且有足够的辐射冷却和微风通过上述浅层混合冷却空气,水蒸气就会开始凝结成雾

虽然在大气层底层有大量的水蒸气有助于形成雾,但事实上,干燥的高空空气是有助于形成雾的,这是因为空气中的水蒸气吸收红外线辐射,而且,就像云一样,可以将其中的一些热量重新辐射回地球,这意味着如果高空空气干燥,地表的冷却效率会更高

蒸发雾

假设一个锋面在某个区域上移动并带来云和雨,那么很有可能在这之后天空晴朗、风平浪静,如果这种情况发生在晚上,那么辐射雾的形成过程就可以开始了

蒸发雾

在这种情况下,这些雨水可以蒸发到靠近地球表面的空气中增加空气的露点,这意味着雾气可能在比地面干燥时稍高的温度下开始形成,而潮湿的地面还意味着不需要结露就可以形成雾

谷雾

山谷雾是辐射雾的另一个特殊情况,其形成过程也是得益于地表的冷却,通过向太空发射辐射使空气达到露点温度,并导致水分凝结

大多数人都知道暖空气上升,这是因为暖空气比冷空气密度小,那么对应的就是冷空气会下沉了

在丘陵地区的夜晚,山上的地表会变凉,这反过来又冷却了正上方的空气,然后,较冷的空气下沉到山谷中,很像流经河流的水,冷空气的聚集意味着雾在山谷中的形成比在平坦的地形上更快,持续时间更长

这也就是在冬季的某些时候,一些山谷或盆地会出现持续数天的雾的原因,因为微弱的阳光不足以温暖山谷中那一大片冷空气

平流雾

“平流”一词是指热量和水分通过风从一个地方转移到另一个地方,平流雾主要在海面上形成(也称为海雾),但有时也能在陆地上形成平流雾

当风把温暖潮湿的空气吹过凉爽的海面时,就会出现海雾,海面直接冷却上面的空气,使水蒸气凝结成雾

我们在前面了解到,辐射雾主要在夜间或早晨形成,随着太阳的升高,地面温度上升,辐射雾也会立即蒸发消散,但是与陆地不同的是,海洋不会随着太阳的升起和落下而升温和降温,因此,海雾可以在一天中的任何时候发生(这也是为什么辐射雾不会在海上发生的原因)

而当大范围的海雾在海岸形成时,它有时也会向陆地推进,在天气较为温暖的日子里,随着它向内陆进一步移动,往往会消散,但是一旦海雾平流到陆地上,它可能会显示出一个轻微的变化,它会在下午变薄,然后经过一晚上后又变得更密集,这就是辐射—平流雾

观测下的辐射—平流雾

最后

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懂这个道理并反映在许多的谚语里

如“黄梅有雾,摇船不问路”,这就是说春夏之交的雾是雨水的先兆,故又有“夏雾雨”的说法

又如“雾大不见人,大胆洗衣裳”,这就是说冬雾兆晴,秋雾也是如此

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/zhDZrm4BMH2_cNUgLpx6.html