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大海怎么“开锅”了?中科院海洋研究所团队利用模型准确模拟“海浩”现象

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2022-11-01  来源:观海新闻  浏览次数:1897

青岛日报社/观海新闻讯 还记得2021年1月7日,青岛海域出现的“海浩”奇观吗?近海海域像“开了锅”,海面上“蒸汽腾腾”,仿佛海水被煮沸了一般;船只、海岛影影绰绰,仿佛置于云层之上,如梦如幻。这一罕见奇观被称为“海浩”现象。中科院海洋研究所研究员李晓峰团队融合数种在轨卫星数据对“海浩”现象的相关热力学、生物学以及动力学过程进行了综合观测分析,并利用区域海洋气象耦合模型准确模拟出了该现象。相关研究近日发表于专业刊物《大气科学杂志》。

 

 

2021年1月7日,青岛海域曾出现“海浩”奇观。 孙启孟 摄(资料图片)

 

 

揭开“海浩”现象成因

 

 

研究发现,冬季强寒流诱发的上升流弥补了因气温急剧下降损失的海洋上层热量,使当日最大海气温差达到近20℃。在巨大的海气温差和对应的相互作用下,海水快速蒸发,使得海面附近的水蒸气接近饱和。这是产生“海浩”现象的主要原因。

 

 

李晓峰介绍,“海浩”现象发生是由热力不稳定因素所主导的,而非动力因素引导。热力学不稳定促进了表层海水的蒸发。“海浩”现象的出现通常需要“凝结核”和“温度差”两个条件,即海面存在较大的海气温差,空气中又有一定含量的细小颗粒充当凝结核。

 

 

具体来讲,相比于空气,海水比容较大,在失去同样的热量情况下,温度降幅远小于空气。所以,在持续的强风作用下,海水被加速搅拌,使得下层相对温暖的水体不断往海面翻转、补充。自2021年1月6日起,受强冷空气影响,青岛市出现强烈的大风降温天气,并发布了寒潮黄色预警信号,最低温度达-16℃。而当海面上方的气温突然降到-10℃以下时,由于海水温度高于空气,海面蒸发的水汽遇到冷空气后迅速凝结为冰晶,形成的冰晶在海洋表面受到风和暖水汽的共同作用随风飘散,这就使海面看起来“蒸汽腾腾”,呈现出“白茫茫云雾”的现象,就形成了“浩气”。

 

 

利用模型模拟研究

 

 

中科院海洋研究所研究员李晓峰团队将化学气溶胶辐射传输模块嵌入耦合模型中发现,0.5—1.5微米的海盐粒子作为主要凝结核随着蒸发过程释放到低空大气中,促进了“海浩”的形成,同时这也使得当日PM2.5含量增加了50%。

 

 

除此之外,针对“海浩”现象呈现出的海面特殊粗糙纹理特征,研究团队开发了一种新型图像分析方法——SAR椭圆形长度算法。结果表明,离岸线越远,大气不稳定性越强,使得底层大气对流不断发展,形成了更大的海面细胞纹理结构。

 

 

据了解,这种“海浩”现象青岛近海曾在2016年1月、2020年12月出现过,当时的气温也是达到了-15℃且有强风过程。当太阳出来,陆地回温提升较快,大气与海水温差缩小,“海浩”现象就会逐渐消失。许多人对“海浩”一词感到既陌生又新鲜,但早在2015年,“海浩”一词就已见诸报刊了。2015年11月,辽宁大连的媒体曾刊发《獐子岛海域出现“海浩”奇观》,中国海洋大学海雾研究团队经过搜索发现,这是在国内首次使用“海浩”一词,“海浩”并不是海面上的一种新的大气现象,而是发生在严寒天气条件下我国北部近海的平流蒸发雾(或蒸汽雾)。

 
 
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