雾是怎样形成的

雾是怎样形成的太平洋表层海流分布示意图我国沿海每到春暖花开，由冷转暖的时候，经常会出现迷迷濛濛毛毛细雨的天气，能见度显著降低，甚至相距几米也难见踪影，这就是人们熟知的海雾。海雾是海面低层大气中一种水蒸汽凝结的天气现象，因它能反射各种波长的光，故常呈乳白色。雾的形成要经过水汽的凝结和凝结成的水滴(或冰晶)在低空积聚这样两个不同物理过程。在这两个过程中还要具备两个条件：一是在凝结时必须有一个凝聚核，如盐粒或尘埃等，否则水汽凝结是非常困难的；另一个是水滴(或冰晶)必须悬浮在近海面层中，使水平能见度小于1公里。水汽在大气中要达到凝结，必需要有充足的水汽。虽然广阔的海洋上日夜蒸发着大量水汽，但那里并不是每天都会发生凝结的现象。这是因为大气一旦达到饱和，蒸发就会立即停止，空气中水汽不再增加也就很难达到过饱和状态，而使水汽发生凝结。只有当水面温度比气温高出很多时，暖水面才有可能不断蒸发水汽，源源不断地扩散到冷空气层内，使其保持过饱和状态，凝结过程才能不断进行，出现蒸腾似的雾，这就是所谓的平流蒸汽雾。另一种凝结方式，就是依赖降低水汽的温度，从而达到过饱和水汽的出现。当暖湿气流经过冷海面时，它把热量传给冷海面而降低了自身的温度，这时饱和水汽量随温度降低呈现出过饱和状态，就会发生凝结。这种凝结现象在海雾发生区是常见的，通常称之为平流冷却雾。我国海区出现的海雾，主要是这种平流冷却雾，在世界众多著名海雾区出现的海雾，也大都是平流冷却雾造成的。这种因降温使水汽量达到过饱和状态形成的海雾还有多种。如高纬度冰雪覆盖的海面，由于冰雪面上的辐射冷却(特别是夜里)，常能形成冰面辐射雾；此外，岛屿地形的斜升作用，常将从海面吹来的温暖空气在岛屿迎风面上抬升，便有可能因上升降温促进凝成为地形雾。海雾因产生的原因不同，可分成4种类型。大西洋表层海流分布式意图水汽的凝结是产生海雾的一个重要条件，凝结的水汽如何保持在低空层中而不下落，这是形成海雾的另一个不可缺少的条件。要保持凝结的水汽在低空积聚，这就需要水汽凝结的雾滴(水滴或冰晶)足够的小。经测量雾滴的直径一般为10微米左右，比通常的雨滴要小1000倍左右，因此雾摘下降的速度很慢，每分钟仅1厘米左右，看似好像积聚不动的状态，所以有雾时一般风速都很小，风速大时雾滴很快就被吹散或蒸发掉。对海雾雾滴残存物的分析发现，其凝结核中燃烧核占50％，盐微粒占40％，土壤粒子占10％，为什么会出现这样的比例呢?经分析这些燃烧核个体都很小，半径在1微米左右，而绝大部分盐粒的半径却在2-4微米之间，此外，燃烧核的表面常有一层吸湿性物质薄膜有利于凝结。毒雾封锁达达尼尔海峡达达尼尔海峡地理位置示意图1995年2月13日清晨，一股浓密的大雾，笼罩在黑海、马尔马拉海和爱琴海一线，这一带正是欧亚大陆的交界地区，在马尔马拉海的东西两端连系着世界上两大著名海峡，东端为沟通黑海与马尔马拉海的博斯普鲁斯海峡(伊斯坦布尔海峡)。海峡全长30公里，成“S”型，平均深度为50米，最宽处位于北面第一弯道达3．4公里，最狭处在第二大桥为830米，海峡把欧亚大陆分开，也把土耳其分为欧亚两部分，是黑海沿岸国家唯一出海口，也是国际上著名水道。西端为沟通马尔马拉海与爱琴海的达达尼尔海峡(恰纳卡莱海峡)，长65公里，宽7．5公里，水深70米，也是黑海国家进入大洋的唯一通道。这两个海峡平日交通特别繁忙，每日来往船只多达二三百条，绝大多数都是万吨和十万吨以上的大型远洋船舶，海雾使海峡造成拥挤，严重影响交通，船只慢行几十公里的海峡要比平时多出几倍的时间。这次浓雾一出现，就引起船员们的注意，他们普遍认为这不是一般的海雾，这种雾呈黄色，带有刺鼻的硫磺味，经土耳其有关部门分析，这是严重的空气污染造成的，是海峡两岸汽车废气和冬季取暖烧煤排出的废气，废气中含有大量二氧化硫，当海雾发生时，雾滴与二氧化硫微尘混合在一起，长时间徘徊在空气中，是一种带有毒素的海雾。伦敦雾2月正值隆冬，是当地最寒冷的日子，沿岸取暖排放的废气日益增多，从而造成这次有毒的浓雾。浓雾已使博斯普鲁斯海峡的北口能见度下降到零，土耳其不得不暂时关闭海峡，使这条十分繁忙的国际航道陷入瘫痪状态，造成海峡两端各有100多条船舶停泊待命。由于这场浓密毒雾的出现，联结马尔马拉海和爱琴海的达达尼尔海峡的通道也关闭了，造成有1000万人口的伊斯坦布尔市的公路和空中交通相继中断，其影响是近几年来少见的。因烧煤排出的二氧化硫引起的毒雾，在沿海城市会经常出现，以伦敦的烟雾最为著名。伦敦是国际上著名的大都市，18世纪曾成为当时世界上最大的海港和国际贸易中心。伦敦位于泰晤士河谷，地势低洼，在冬季常受南英格兰一带上空高压脊的影响，使伦敦常处于无风、逆温状态，极易形成雾，故伦敦有世界雾都之称。1952年12月5-8日，在4天时间里，由于烟尘中的二氧化硫在逆温条件下形成的毒雾持续不散，使数以万计的市民感到呼吸不畅，患病者日益增多，最终因这场毒雾致死的人数高达4000多人，造成人类历史上最严重的毒雾灾害，震惊全球，促使英国政府采取紧急措施，杜绝冬季用煤取暖，才逐渐恢复了伦敦冬日的原有面貌。今日伦敦，泰晤士河畔水鸟成群栖息飞翔，在远处遥望河旁的英国国会大厦清晰可见，更远处的伦敦桥仍历历在目，以往浓雾笼罩伦敦的混沌景象早已成为历史。“向阳红16”号考察船雾沉东海“向阳红16”号考察船1993年5月2日清晨，浙江舟山群岛海域薄雾缭绕，海面像蒙上了一层面纱。这个季节正值冷暖气团在东海交汇的时期，海雾阵阵由南向北袭来，整个海上雾气濛濛，能见度极差。此时，我国国家海洋局“向阳红16”号海洋科学考察船，为执行大洋海底多金属结核资源调查任务，刚于5月1日从上海港启程前往太平洋中部的夏威夷预定作业海区行进。当考察船行驶在北纬29°12′、东经124°28′海域，时针指在5点5分的时光，剧烈的震动使船舱里的物品纷纷落地，船上所有的人都被惊醒了!随后，“嘎、嘎”的钢板撕裂声让人惊心，紧随着更剧烈的震动发生了!此时船上的报警信号铃只响了两声就中断了。5分钟后，海水向船舱猛涌，船只开始加速倾斜，以极快的速度下沉，在确定船只无力自救时，船长发出了“弃船”的命令，大家迅速往海里施放救生艇，由于右舷已严重变形破损，悬挂在这里的第2号和第4号救生艇已撞坏，无法使用，人们自发地赶到左舷，用太平斧砍下了第1号和第3号救生艇，以及两个橡皮救生筏。在5点25分船长最后离开了考察船，与其他106名船员和科考人员登上了救生艇，5点37分全体人员默视着为我国海洋科学考察事业做出巨大贡献的向阳红16号考察船，船尾向下，船头朝上急速地沉没在我国东海。这次海洋科学考察船沉没，是建国以来罕见的事故。事故的起因是一艘3．8万吨的塞浦路斯籍“银角”号货轮，不顾雾天在繁忙航线上航行的规则，从侧面向“向阳红16”号船右舷撞击，该轮巨大的船鼻如一把利斧插入考察船的机舱，瞬时机舱进水，主机失去动力，连第3声警钟因电源中断而未拉响，就迅速沉没。造成近亿元的经济损失，严重影响了我国向国际有关组织承诺的大洋锰结核的考察任务，并有3名科考人员，因舱门变形无法打开而与船体沉没海底，这是多么沉痛的代价。“向阳红16”号被撞沉的瞬间“向阳红16”号考察船是1981年建造的，排水量4400吨，最大航速19节，续航力达1万海里，抗风力12级。船上装有先进的通讯导航设备，以及海洋各学科的实验室和仪器，可在除极区以外的大洋海域进行海洋综合科学考察研究工作。该船自建造以来，已5次赴太平洋进行多金属结核资源的考察任务，并多次在我国近海执行海洋科考工作，是国家海洋局40余艘海洋公务船中的骨干船。按船上配备的先进导航设备，在雾区航行是没有问题的，但是，由于对方违反雾区航行规则，当发现科考船在其前方时仍未采取回避措施，导致酿成这次船毁人亡的惨祸。在长江口发生浓雾撞船事件是屡见不鲜的，因为这个海区是我国沿海的一个多雾区，入春后至盛夏前，东海自南向北进入雾季。长江口至舟山群岛是这个海区的多雾中心之一，年平均雾日约60天，雾区可从沿岸向东延伸至东经126度附近，宽约300-400公里的范围，呈现出不规则的零碎雾块和雾堤，这里的海雾日变化也很明显，一般海雾多在夜间和清晨出现，中午最少。青岛“雾牛”青岛“雾牛”青岛位于山东半岛南部沿海，胶州湾的出口处，是我国重要的商港和军港，每天进出港口的船只达百艘以上，但每年3-7月濛濛的海雾不时笼罩着青岛，给繁华都市人们的生活、生产带来诸多不便，特别是海上航运交通遇上这种天气，往往给海员们增添无限的烦恼和忧虑，这是无数血的教训留给他们的阴影。最严重的海雾造成的灾害是1976年4月，青岛胶州湾内连续4天浓雾，在这期间就有3艘货轮，在同一块礁石上触礁，造成搁浅或沉船的严重事故。青岛为什么多雾?这是因为每逢春夏之交，受渤海冷水团的影响，沿山东半岛向南流经的海水温度要比周围低，此时南来的暖湿空气频频北上，青岛附近海域正处于冷暖交汇的地方，易形成海雾。在雾季青岛平均每月有雾天多达12天，少则也有3天。每当海雾季节，天空异常混沌，白天也要开灯照明，特别是雾日连续几天，给人带来一种烦闷感，往往就在此时一种粗犷低沉的哞!哞!老牛似的吼声，会不断传到每个人的耳中，这种声音的反复出现，打破了周围空气的沉寂。人们称为雾牛的吼声，其实是一种导航设备。用于导航的发声设备很多，有雾笛、雾钟、雾哨等等。每当海面出现雾、雪、暴风雨或阴霾等天气时，海上能见度小于2海里，一般常使用的灯光或其它目视信号已失去作用，常用声响进行导航，雾牛正是声响导航的一种。雾牛是本世纪初德国人修建的，实际上是一种电雾笛，其工作原理与我们常见的蒸汽火车头上的汽笛原理是一样的。1954年我国又重新在团岛灯塔附近装上了电雾笛。这种电雾笛就是一个大功率的电喇叭。电喇叭安装在塔的顶部，喇叭口正对着进出青岛港的航道；电喇叭的电源部分安装在塔的底部，有变压器、记数器、控制开关等。当海雾来临时，人工启动开关，电雾笛便每半分钟鸣发4次响声，周而复始，直至能见度大于2海里时，才关闭。电雾笛构造简单，便于操作，占地面积小，维护费用少，实用性强，长期以来一直使用着。雾笛的安装点位于青岛市区的西南角，临胶州湾畔，雾笛响声可传送5海里，可以回响在整个胶州湾和青岛市区，因而，初到青岛观光的人们，很难辨别出声音的确切位置，仿佛就是从海上传来的哞哞老牛叫声。海雾的预测我国国家海洋预报中心大楼海雾是海洋上的危险天气之一。它对海上航行和沿岸活动有直接影响，长期以来海洋气象学家对海雾的生消机制作了多方研究，为预测海雾提供了较充实的理论基础和实用技术，目前预测海雾的方法常用的有三种。一是天气学方法，把海雾作为天气现象来对待，尽可能地考虑到各个水文气象要素的作用及其相互关系。一般来说，与海雾有关的水文气象要素，主要有风向、风速、降水、蒸发、气温、湿度、水温、海流和稳定度等。风向从海上向陆地吹，常为沿海送来海上暖湿空气，有利于雾的生长；风速大小对不同性质的海雾影响也不一样，辐射雾只能在微风中存在，平流雾却以4-5级风最合适，超过6级就会吹散雾；降水是产生混合雾所需要的条件，对辐射雾、平流雾则起消散作用；蒸发则是蒸气雾产生的必要过程；气温和湿度可作为一个要素的两个方面来考虑，中国近海春夏季节的雾，当海面气温超过24摄氏度，就不再出现了；海雾与海流之间的关系更为密切，冷暖海流交界区和涌升的冷流区，都是海雾经常出现和集中的海域，表面看这是海流与平流雾之间的相关关系，实质上反映了海水温度是生成各种类型海雾的重要条件之一；稳定度与海雾关系也非常密切，稳定的空气层结，利于雾的生成和持续。天气学方法预测海雾，也就是寻求上述各要素与海雾生消的关系，结合天气形势的发展来预测海雾的变化，我国沿海大多数水文气象台站现在仍用这种方法来预测海雾。二是统计学方法，也就是利用历史资料把水文气象要素与海雾的关系，进行时空分布统计，找出各种记录中的规律。在统计过程中，要充分考虑水文气象要素和天气现象间的内在联系及其物理意义，使统计的结果具有天气学和气候学上的意义。近年来，很多国家海洋气象部门利用大型计算机来处理资料，取得很好效果，如美国海军舰队数值预