2025, Vol. 55
2. 中国海洋大学海洋与大气学院，山东 青岛 266100;
3. 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室，山东 青岛 266100;
4. 国家气候中心，北京 100081
海雾是一种常见的海上天气，是发生在海上或沿海地区上空由于水汽凝结形成大量液滴(或冰晶)使得大气水平能见度小于1 km的天气现象[1]。海雾会降低海上及沿岸地区水平能见度，影响交通安全，引发交通事故。北太平洋是交通最繁忙的海域之一，2015—2020年间夏季月均有1 000艘船只横贯北太平洋[2]，而6—8月正是西北太平洋全年海雾最高发的时间段，尤其在千岛群岛附近洋面上，平均雾频可达60%以上(见图 1(a))[3-6]，会对相关航线安全构成很大威胁[7-8]。
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图 1 1959—2020年6—8月平均海雾雾频(黑线，单位：%)和鄂霍茨克海附近区域地形高度(a)及千岛群岛附近区域(a图红框区域)海雾事件数和平均海雾雾频与经向风速(南风为正)的关系(b) Fig. 1 Average sea fog frequency(black line, unit: %) and terrain height near the Okhotsk Sea (a) and the relationship between the number of fog events with the frequency of sea fog and the meridional wind speed with southerly flow as positive near the Kuril Islands (red box in panel a) (b) from June to August from 1959 to 2020 |
以往研究认为，夏季千岛群岛附近的海雾多发于南风背景下(见图 1(b))，主要为南风影响下的平流冷却雾，即南方的暖湿空气平流至亲潮影响下的冷海面上冷凝成雾[6, 9-11]。这些研究指出，大量较低纬度的暖湿空气被南风带到千岛群岛附近亲潮的冷海面上，逐渐冷却达到饱和，构成了上暖下冷的逆温层[9-10]。由于逆温层的存在，千岛群岛附近海区即使风速较大时也可以生成海雾[11]，而且在西北太平洋，受海洋锋引发的次级环流下沉支的影响，在南风下黑潮北侧冷海面上更容易形成海雾[12]。
观测中也发现千岛群岛附近海域有较多的海雾发生在北风背景下(见图 1(b))[10-11]，其生消机理尚不清楚。此前在其他海域也观测到在偏北风影响下形成的海雾。在西北风下，陆地上空925 hPa附近的暖干空气移动到黄海上空时会与海面附近的冷空气构成逆温层，而且这种暖干空气层也能促进雾顶长波辐射冷却，从而促进海雾的发展[14]。在加利福尼亚沿岸，在北风下层云云团的高度受大尺度下沉运动的影响，逐渐下降接触到海面形成海雾[15-17]。
此前对海雾的研究普遍认为背景风场和气团的性质是海雾形成的重要影响因素[1, 3-17], 而下垫面是影响背景风场和气团性质的重要因素。比如鄂霍茨克海附近的堪察加半岛中央山脉和东部山脉平均海拔均超过1 500 m，千岛群岛岛屿山脉海拔大多也超过900 m(见图 1(a))，受山脉地形的影响，堪察加半岛或千岛群岛上空的气流受迫绕过或越过山脉才能从西北太平洋进入鄂霍茨克海。越过山脉的气流在干暖空气等熵下沉作用、迎风坡水汽凝结所致潜热加热和湍流混合作用下导致的升温在背风坡达到一定强度后产生焚风(foehn)现象，气流下山后在平原或海面上空产生焚风晴空区(foehn clearance)现象[18-20]，受地形影响的过山气流可以直接影响气团性质、大气层结稳定性，甚至导致云的消散[18-20]，也可能加强大气边界层的逆温结构，进而促进海雾的形成。
2019年8月21日，“向阳红01号”科考船在千岛群岛海域观测到一次低云下沉形成海雾事件，偏北风下的过山气流通过影响逆温层结构和下垫面通过影响水汽条件，进而影响了此次海雾过程。本文将利用船载的多种观测数据结合再分析资料，分析此次北风下低云下沉成海雾的过程。
1 数据与方法本文使用了第十次北极科考的“向阳红01号”科考船提供的走航观测数据资料，其数据参数如表 1所示。
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表 1 第十次北极科考的科考船观测资料信息 Table 1 Observation data of the "Xiangyanghong"research vessel during the 10th Arcticexpedition |
欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析数据资料集ERA5(https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/dataset/)空间分辨率为0.25°×0.25°, 200 hPa以下共分为23层，时间分辨率为1 h[21]，是目前广泛使用的高分辨率大气数据集之一。本文使用了各等压面位势高度、气温、相对湿度和液态水含量等气象要素分析本次海雾过程。
北千岛群岛气象观测站(Severo-Kurilsk Observation，站号32215，位于156.13°E，50.68°N)的探空资料(时间分辨率12 h)由Wyoming大学提供(http://weather.uwyo.edu/cgi-bin/)。
本文利用HYSPLIT(hybrid single particle Lagrangian integrated trajectory)模式，即拉格朗日混合单粒子轨道模式(https://www.ready.noaa.gov/hypub-bin/)对本次海雾个例中2层高度上的气块展开后向轨迹追踪[22-23]，结合再分析数据研究本次海雾形成过程中气流轨迹上的要素变化。
大气水平能见度是辨识海雾的重要物理量，利用柯西密什公式[24-25]近似计算水平能见度vis来判断雾区：
| $ v i s=\ln \frac{0.02}{144.7(\rho L W C) 0.88}。$ | (1) |
式中：vis为水平能见度，单位为m；ρ为空气密度，取1 kg/m3；LWC(liquid water content)为液态水含量，单位为g/kg。本文选取1 000 hPa等压面上液态水含量≥0.016 g/kg(由式(1)可得，此时水平能见度≤1 000 m)判断海雾存在[1, 5]。
2 观测分析 2.1 环流形势利用ERA5数据分析2019年8月19—23日间西北太平洋千岛群岛附近地区的环流形势(见图 2和3)。19日0000 UTC的西北太平洋上空(500 hPa)呈阻塞高压西移、切断低压北上的环流形势(见图 2(a))。白令海上空(179°W，60°N)附近存在一个中心位势高度超过5 900 gpm的向西移动的高压系统，其在鄂霍茨克海伸出一脊，且该高压中心西移至堪察加半岛北部(见图 2(b)), 再到鄂霍茨克海北部(见图 2(c))，高压中心向南伸出的高压脊也逐渐加深。与此同时，千岛群岛以东的太平洋上空(170°E，48°N)附近存在一低压系统中心逐渐加深并向东北移动，该低压系统中心位势高度也从5 560 gpm加强到了5 400 gpm(见图 2(b))。除了切断低压和阻塞高压系统以外，太平洋副高588线西侧边缘在日本列岛-琉球岛链附近，太平洋中部的太平洋副高北侧边缘维持在36°N附近，在148°E附近向北延伸出一倒脊至鄂霍茨克海南部上空。而在蒙古高原上空(115°E，61°N)附近有一中心位势高度在5 560 gpm的低压系统，该系统在19日0000 UTC至21日1200 UTC逐步加强并先南下后在日本海上空北上，形成中心位势低于5 600 gpm的强烈气旋系统。值得注意的是，21日在太平洋上空的低压中心西南侧的低压槽中，于162°E，42°N附近形成一个中心位势高度低于5 620 gpm的弱低压中心(见图 2(c))，该低压中心的存在与蒙古低压和向西移动了的阻塞高压构成了“两低夹一高”的稳定环流形势，延迟了阻塞高压的崩溃，维持了鄂霍茨克海地区的环流形势稳定。直到22日0000 UTC前后, 由于北太平洋强低压继续北上，移动到阿拉斯加地区上空后，该弱低压系统继续减弱并崩溃后，23日0000 UTC前后鄂霍茨克海北部的高压系统才完全崩溃转变为一倒脊(见图 2(d))。与500 hPa等压面不同，19日开始在蒙古高原的850 hPa等压面上存在两个低压中心，北侧低压中心较弱，南侧低压中心逐渐增强并向东移动(图略)。
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( 图中蓝线为等压面位势高度(单位: gpm)，粉色五角星为科考船位置，粉色点为北千岛群岛气象站位置。The blue lines denote the 500 hPa geopotential height (unit: gpm); The pink star presents the location of the vessel; The pink solid point presents the location of the Severo-Kurilsk Observation. ) 图 2 500 hPa环流形势 Fig. 2 Circulation situation at 500 hPa |
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( 图中蓝线为等压面位势高度(单位: gpm)，红线为温度(单位: ℃)，绿色点为98 %以上相对湿度区域，黑色箭头为风矢量，粉色五角星为科考船位置，粉色点为北千岛群岛气象站位置。The blue lines denote the 1 000 hPa geopotential height (unit: gpm); The red lines denote temperature (unit: ℃); The green dots indicate relative humidity above 98 %; The black arrows denote wind vectors; The pink star presents the position of the vessel; The pink solid point presents the location of 32215 Severo-Kurilsk Observation. ) 图 3 1 000 hPa环流形势 Fig. 3 Circulation situation at 1 000 hPa |
地面附近的鄂霍茨克海高压中心与500 hPa高空阻塞高压的脊相对应。19日0000 UTC的1 000 hPa平面上(见图 3(a))鄂霍茨克海高压中心位于鄂霍茨克海中部(150°E，52.5°N)附近，随后20日先北移至鄂霍茨克海北部沿岸(见图 3(b))，再西移至库页岛北侧鄂霍茨克海西北部沿岸(见图 3(c))(145°E，56°N)附近，在此移动过程中鄂霍茨克海高压中心位势高度下降了约20 gpm。
19日0000 UTC—21日1200UTC，堪察加半岛上空从地面到500 hPa高空位于对流层中高低压系统之间，受系统间的偏东风影响形成了自东向西的过山气流，而鄂霍茨克海东部海面附近位于鄂霍茨克海高压系统东侧或东南，主要风向为北风或东北风，地面附近风速为1~4 m/s，日平均下沉运动速度为0.1~0.2 Pa/s, 高压脊西侧为东南风，地面附近风速为2~7 m/s；在千岛群岛岛链以东的太平洋开阔洋面上受此高压系统影响相对较小，等位势高度线近似于岛链平行，主要为东北风，地面附近风速为5~10 m/s。
在该环流形势下，此次海雾发生在稳定的鄂霍茨克海高压的高压脊前部北风气流下，受高压系统带来的大范围气流下沉运动影响，但随着高压系统中心的远离与强度降低，该天气尺度下沉运动也有所减弱。该区域在这几天内环流形势非常稳定，19日阻塞高压切断低压构建完毕, 直到22日切断低压阻塞高压崩溃，该区域大气环流形势开始改变。而23日蒙古低压从日本海继续北上，海面附近风向转换为南风，海雾从南往北逐渐转化为低云并开始消散(见图 3(d))。
2.2 走航观测到海雾过程2019年8月19日第十次北极科考“向阳红01号”科考船进入鄂霍茨克海。如图 4(a)所示，8月21日科考船先在千岛群岛鄂霍茨克海一侧由西南向东北方向(从a至b)航行，1200 UTC转向东偏南方向航行，穿过千岛群岛岛链，于1600 UTC再次转向约东偏北方向。该天全程航速变化不大，在穿过岛链之前科考船从高海表面温度区域移动到了低海表面温度区域，在低海表面温度区域观测到海雾天气现象(见图 4(a))，船载相机观测到0600 UTC前海天分界线明显(见图 4(b))，随后海天分界线明显模糊直到入夜(见图 4(c))。
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( (a)图中黑线为科考船航迹，粉色三角为8月21日0600 UTC科考船位置，粉色五角星为8月21日1200 UTC科考船位置，粉色点为北千岛群岛气象站位置。The black line denotes the track of the "Xiangyanghong 01" research vessel from August 19 to 22; The pink triangle and star respectively represent the vessel's positions at 0600 UTC and 1200 UTC on August 21; The pink solid point presents the location of 32215 Severo-Kurilsk Observation. ) 图 4 2019年(a)8月19至22日科考船航迹和21日1200 UTC海表面温度, (b)8月21日0600 UTC船载相机拍摄的海面实况及(c)8月21日1200 UTC相机拍摄的海面实况 Fig. 4 (a) The track of the "Xiangyanghong 01" research vessel from August 19 to 22 (black line) and sea surface temperature at 1200 UTC August 21; (b) the photo captured by the vessel′s camera at 0600 UTC August 21 and (c) the photo captured by the vessel′s camera at 1200 UTC August 21 in 2019 |
8月21日0600 UTC科考船观测到水平能见度从较高水平呈断崖式下降到1 km以下，相对湿度从90%左右提高到饱和(见图 5(a))，在船只接近岛链的过程中云底从500 m高度逐渐接海面(见图 5(b))，科考船驶进雾区。21日0600 UTC至1300 UTC期间，船只观测的水平能见度始终在1 km以下，海表面温度和海表面气温缓慢下降(见图 5(c))，而海气温差在1 ℃以内，海表面气压在1 015 hPa左右。与环流形势相符合，船舶也观测到风向为北风和东北风，风速从进入雾区前的7 m/s左右明显减小至1 m/s(见图 5(d))。
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( 图中阴影和框区为科考船观测到海雾的时间段。(a)能见度和相对湿度；(b)温度、云底高度和逆温层底高度；(c)表面气温和海表面温度；(d)风速和风向(以北为0°, 顺时针为正)。The shaded and framed areas indicate the periods when sea fog was observed by the research vessel. (a) Visibility and relative humidity; (b) Temperature, cloud base height, and inversion base height; (c) Surface air temperature and sea surface temperature; (d) Wind speed and wind direction with north as 0° and clockwise as positive. ) 图 5 第十次北极科考8月20日0000 UTC至23日0000 UTC走航气象要素 Fig. 5 The meteorological elements during the 10th Arctic expedition from 0000 UTC August 20 to 0000 UTC August 23 |
微波辐射计观测显示，20日0000 UTC—22日0000 UTC之间船只上方700 m附近有一暖中心，该暖中心在21日1200 UTC左右达到最强，暖中心的暖空气与地面附近的冷空气构成逆温层(见图 5(b))。逆温层底高度在20日约400 m，在21日1400 UTC下降到约100 m后又继续升高。逆温层的存在有利于本次海雾的发生发展。
8月21日1400 UTC科考船测得千岛群岛岛链处海表面温度低于表面气温(见图 5(c))，可能与深层低温海水受岛链海底地形影响在潮汐作用下上翻有关[10]。云高仪观测到云底高度升高至200 m以上(见图 5(b))，表明雾底离开海面。与此同时，能见度升高并最终维持在较高水平，相对湿度降低至80%以下(见图 5(a))，风向转为东风且风力持续增强(见图 5(d))，科考船驶离雾区。
2.3 台站探空观测的海雾层结北千岛群岛气象站探空观测显示，2019年8月21日前后，该站上空的950 hPa附近存在一暖中心，暖中心附近的暖空气与海面附近的冷空气构成逆温层(见图 6(a))，这与船只观测的逆温层结构相似(见图 5(b))。从19日1200 UTC开始，高相对湿度区从800~900 hPa下降至21日1200 UTC的925~1 000 hPa(见图 6(b))，这可能与测站周围云层的下降相关。此外，测站数据显示，21日1200 UTC前，该地区主要受北风和东北风的影响，地面风速为1~3 m/s，边界层内风速随高度上升而增加，风向随高度逐渐顺时针旋转，表现出暖平流的特征(见图 6(c))。ERA5再分析数据与测站探空数据的空间结构和具体数值都相似，证明了ERA5数据在本研究中的可靠性。
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( (a)温度；(b)相对湿度; (c)风矢量(全风杆代表 4 m/s)。(a) Temperature; (b) Relative humidity; (c) Wind feathers with full wind bar as 4 m/s. ) 图 6 2019年8月19—23日北千岛群岛气象站探空廓线(填色)与ERA5数据廓线(黑线) Fig. 6 Profiles in color from the Severo-Kurilsk Observation and profiles in black lines from ERA5 form August 19 to August 23, 2019 |
ERA5再分析数据显示2019年8月19日之前鄂霍茨克海东部海面上低云广泛覆盖。在北风的控制下，两处海雾于19日0200 UTC的153°E，53°N和19日0700 UTC的153°E，55°N分别局地形成，1600 UTC两处海雾相接并继续发展形成本次千岛群岛海雾。20日0100 UTC 51°N附近的海雾转换为云底高度在100 m以下的低云，而这些低云在向南继续运动的过程中云底高度逐渐下降，最终接触到海面，形成低云下沉成海雾现象。21日2100 UTC本次海雾开始从南往北转化为低云，并于22日1500 UTC海雾完全转化为低云，海雾消散。全过程中海雾区域覆盖了鄂霍茨克海东部(见图 7)。
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( (a)图填色为云底高度，红色线为1 000 hPa等压面云液态水含量8、16、32 mg/kg等值线，绿点为98%以上相对湿度区域，粉色五角星为科考船位置，粉色点为北千岛群岛气象站位置。The coloring in panel (a) denotes the cloud base height the red lines denote 1 000 hPa cloud water mixing ratio of 8, 16, 32 mg/kg; Green dots indicate relative humidity above 98%; The pink star presents the position of the vessel; Pink solid point presents the location of 32215 Severo-Kurilsk Observation. ) 图 7 21日1200 UTC海雾水平分布(a)及153°E海雾分布的时间剖面(b) Fig. 7 Spatial distribution of sea fog at 1200 UTC August 21 (a) and hovmöller diagram of 153°E sea fog distribution (b) |
各数据同期观测到了此次千岛群岛附近的海雾，与以往研究中主要关注的南风下的平流冷却海雾[6, 9-11]不同，本次海雾主要是一次北风下的低云下沉成海雾，其具体形成机制需要进一步分析。
3 海雾机理分析在高压系统东南侧的偏北风控制下的鄂霍茨克海东部海面上空(见图 3(b), (c))，2019年8月19—22日间的925~950 hPa附近存在逆温层(见图 5(b), 6(a))，而海雾存在于逆温层下方。该逆温层如何形成的？
本文选取海面附近高度和逆温层顶高度的气团进行后向轨迹追踪，结果如图 6所示。在21日1200 UTC的逆温层顶高度的气团主要来自陆地(见图 8(a))，该气团先从堪察加半岛东侧升高到1 400 m左右后，跨越了平均海拔超过1 000 m的堪察加半岛中央山脉，再沿堪察加半岛西侧地形下降到580 m左右(见图 8(b))。当气团高度下降时，气团温度从8.3 ℃明显升高至14.3 ℃(见图 8(c))，相对湿度保持在60%~80%(见图 8(d))，说明气团受到过山气流下沉的影响而升温。而21日1200 UTC的海面附近气团主要来自鄂霍茨克海东北部海面(见图 8(a))，气团在向南移动过程中温度从9.5 ℃缓慢上升至10.7 ℃, 又缓慢下降(见图 8(c))，湿度在95%以上并继续缓慢升高(见图 8(d))，其气团性质可能与鄂霍茨克海东部暖海面和千岛群岛附近冷海面的热量和水汽交换有关。在移动到海雾覆盖区域时，逆温层顶高度的气团明显暖于海表面附近的气团(见图 8(c))，从而形成逆温层。
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( (a) 水平轨迹；(b) 49°N格点的后向轨迹的高度；(c) 49°N格点的后向轨迹上的温度和151°E—155°E平均海表面温度(黑线)；(d) 49°N格点的后向轨迹上的相对湿度。(a) Horizontal trajectories; (b) The height of the trajectories of the 49°N grid points; (c) The temperature on the trajectories of the 49°N grid points and average sea surface temperature from 151°E to 155°E (black line); (d) Relative humidity on the trajectories of the 49°N grid points. ) 图 8 21日1200 UTC起HYSPLIT后向轨迹追踪48 h结果(红线起始高度800 m，蓝线起始高度20 m) Fig. 8 Results of 48 h HYSPLIT backward trajectory tracking starting from 1200 UTC August 21 with red from 800 m height and blue from 20 m height |
ERA5数据显示，逆温层结构在2019年8月19日之前已经在陆地附近形成，并在21日影响了几乎整个鄂霍茨克海(图略)。在19—22日期间，54°N附近的鄂霍茨克海上空逆温强度最强(见图 9(a), 9(b))。从19日0200 UTC开始，鄂霍茨克海内逆温强度逐渐增强，到21日0900 UTC，54°N附近的局地逆温强度超过1.2 K/hPa(见图 9(a))，随后千岛群岛至54°N附近海区逆温强度继续增强，而54°N以北的海区逆温强度开始减弱(见图 9(b))。
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( 图中填色为液态水含量，红线为位温(单位K)，绿线为相对湿度(单位%)，矢量为纬向风(单位m/s)和垂直运动速度(单位Pa/s)×10合成。The coloring denotes the liquid water content; The red lines denote potential temperature (unit: K); The green lines denote relative humidity (unit: %); Vectors denote the meridional wind and vertical motion scaled by 10 (meridional wind in m/s, vertical motion speed in Pa/s). ) 图 9 153°E气象要素垂直剖面 Fig. 9 Profiles of meteorological elements at 153°E |
在陆地上空偏东风的控制下，当过山气流翻越堪察加半岛的山脉时，受到下沉增温的影响，在堪察加半岛西岸形成了一个暖中心(见图 2(b))。从19日0000 UTC至21日1200 UTC，高压系统的东风导致的过山气流下沉增温也在逐渐增强，陆地地面附近的暖中心温度逐渐增强，最终达到约20 ℃。鄂霍茨克海沿岸的暖空气在海面上空的北风和东北风的影响下从陆地向海洋、从高纬度向低纬度方向移动，形成了偏北风下的暖平流，使得鄂霍茨克海东岸低云或海雾覆盖区域上空925~950 hPa的温度达到17 ℃且湿度明显降低(见图 9(a), 9(b))，这些由于过山气流产生的暖空气与低空的冷空气形成逆温层。在前人研究中也在其他区域观测到了类似的陆地上空的暖空气移动到海面上空形成逆温层现象[27-28]。
过山气流导致的暖干空气移动到雾层上方，形成了逆温层(见图 9)，也促进了雾顶长波辐射[14]，有利于海雾的进一步发展。与明显的过山气流相比，本次海雾过程中堪察加半岛的海陆热力性质差异导致的海陆风循环[29-30]对海雾的影响并不明显。当然，我们也注意到，在19—22日期间，鄂霍茨克海高压的中心虽然减弱并远离海雾覆盖区域，但该高压系统带来的天气尺度下沉有利于逆温层的形成，对本次海雾的持续起到了积极的作用。
3.2 北风下的海面提供水汽从图 2(a)和图 6(c)我们可以看到，2019年8月21日鄂霍茨克海东部从北向南海表面温度逐渐减低。千岛群岛岛链中北部周围海表面温度最低，其局地海表面温度低于6 ℃，千岛群岛岛链附近纬向局地海表面温度梯度最大达到0.079 K/km，这和千岛群岛的浅水潮汐冷却作用相关[13, 31]；在鄂霍茨克海内52°N—55°N堪察加半岛沿岸附近局地海表面温度最高，19—23日海表面温度达到了12 ℃。因此，岛链附近海温低于气温，而较高纬度上海温高于气温，雾区内大部分气流轨迹上海气温差小于1 ℃(见图 10(a))。
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图 10 8月21日1200 UTC海-气温差和海面气温(黑线，单位：K)(a)及1 000 hPa水汽通量散度，表面感热通量(细虚线，单位W/m2，正值向下)和表面潜热通量(粗实线，单位W/m2，正值向下)(b) Fig. 10 The sea-air temperature difference and surface air temperature (black lines, Unit: K) (a) and 1 000 hPa water vapor flux divergence, surface sensible heat flux (dashed lines, Unit: W/m2, downward as positive value), and surface latent heat flux (solid lines, Unit: W/m2, downward as positive value) (b) at 1200 UTC August 21 |
在雾团上风向的鄂霍茨克海东部海面暖中心(52°N—55°N)附近存在海气温差正值区(见图 10(a))。该区域潜热通量和感热通量皆为负值，中心值都小于-20 W/m2，沿岸海域也存在水汽通量散度中心，中心值约为1.15×10-8 g/(s·cm2·hPa)(见图 10(b))，暖海面向大气蒸发了大量水汽并加热了海面附近的空气，在北风下为本次海雾持续供应水汽，利于海雾的发展和维持。海表面感热潜热通量在千岛群岛附近(岛链及其以北至52°N)存在正值区域，在海洋锋上存在潜热通量和感热通量正值中心，其岛链附近中心强度最大值达到13.28和10.67 W/m2(见图 10(b))，表明千岛群岛附近冷海面的海气界面热量交换促进了雾层底部温度降低[4-5, 10, 31-35]。
千岛群岛附近的海表面温度梯度强迫出一个叠加在背景环流上的垂直次级环流。在鄂霍茨克海东部的高海温区域气流上升，在千岛群岛岛链周围的低海温区域气流下沉[5, 31-35]。在本次海雾过程前后，海温梯度无明显改变，由于海温梯度存在而产生的次级环流也维持相对稳定，海洋锋产生的次级环流在千岛群岛岛链区域的下沉支与天气背景环流带来的大尺度下沉运动叠加，有利于海雾在千岛群岛附近海域维持。
3.3 低云下沉成海雾概念模型本次海雾是在过山气流导致的逆温层和低空暖海面向冷海面移动的气流的共同作用下形成的，概念图如图 11所示。本次低云下沉成雾的主要机制如下：
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图 11 鄂霍茨克海地区过山气流和海表面冷暖区域共同影响下低云转换海雾的概念模型 Fig. 11 Conceptual model of the joint influence of airflow over mountain and sea surface warm and cold patch the transition from low cloud to sea fog over the Okhotsk Sea |
(1) 稳定环流形势为海雾的长时间维持提供了有利的背景条件。2019年8月19—21日间，太平洋上空500 hPa等压面上从一对切断低压和阻塞高压的环流形势缓慢转换成了两“低”夹一“高”的环流形势高压系统长期稳定且在鄂霍茨克海伸出一脊；海面附近鄂霍茨克海高压与高空高压系统相对应，鄂霍茨克海东部海面的本次海雾发生区域始终位于高压系统东部的偏北风控制下。8月21—22日间，此前稳定的环流形势崩溃，日本海低压系统北上至鄂霍茨克海区域，强迫风向发生转变，此次海雾开始从南往北转化为低云并逐渐消散。
(2) 在东北风的影响下，自东向西的过山气流带来的暖干空气加强了海雾区域的逆温强度，导致了逆温层底降低，促进了低云下沉成雾。在19—22日期间，受环流影响，堪察加半岛的过山气流持续增强，造成了暖干空气从陆地向海洋、由高纬度向低纬度移动，致使在鄂霍茨克海东部的低云或海雾覆盖的区域上空变暖变干。来自陆地的干暖空气不断堆积到来自海面的湿气团上方，促进逆温强度增强、逆温层底降低，导致低云下沉成海雾。
(3) 北风下鄂霍茨克海东部暖海面蒸发水汽，而千岛群岛附近冷海面促进雾底气温降低达到水汽饱和。在鄂霍茨克海东部(52°N—55°N)的高海表面温度区域，暖海面向大气蒸发了大量水汽并加热了海面附近的空气，在北风下为本次海雾持续供应水汽。在千岛群岛岛链以北至52°N的受潮汐混合冷却作用形成的低海表面温度区域[4, 10]，冷海面与空气进行热量交换，促进了空气温度降低，促进水汽在此区域凝结和云底向下发展。
4 结论本文根据第十次北极科考“向阳红01号”科考船观测，结合ERA5再分析数据，对2019年8月21日前后的千岛群岛北部海域的一次海雾过程进行了观测分析和机制讨论。分析指出这是一次北风下低云下沉成海雾过程，主要是在过山气流导致的逐渐降低的逆温层和北风下海面提供的水汽的共同作用下低云下沉形成海雾：
(1) 阻塞高压和切断低压的长期稳定存在为本次海雾过程提供了稳定的背景环流条件，本次海雾发生在低空鄂霍茨克海高压东部稳定的北风气流之下；
(2) 对流层高低压系统间的东风引发了堪察加半岛上空的过山气流，进而导致了陆地上的暖干空气在大气低层尤其是在925~950 hPa上向鄂霍茨克海东部海面上空移动，与海面附近的冷湿空气构成了逐渐降低的逆温层，促进了云层下降；
(3) 北风下，在较高纬度的鄂霍茨克海暖海面蒸发促进空气比湿增加，而在较低纬度的浅水潮汐混合作用导致的冷海面上空气降温冷却达到相对湿度饱和，促进云层向下发展。
本文主要探讨了堪察加半岛的过山气流对鄂霍茨克海海雾的影响，增进了对该地区海雾生成机理的理解。然而，当前对于该区域过山气流和天气尺度下沉形成逆温层机制的理解仍不足，下一步将通过数值模拟和敏感性试验来深化这些机制的理解。此外，该海区影响海雾的要素复杂，如天气尺度下沉运动和海洋锋导致的次级环流有利于此区域海雾发生，但是否有其他要素如岛屿地形等影响了此次海雾过程需要进一步分析。最后，本文结论仅建立在对一次海雾个例的观测分析上，若想全面地认识鄂霍茨克海地区的海雾现象，需要更多的观测资料和分析模拟，这些问题需要我们继续深入研究来解决。
致谢: 本研究的数据采集得到自然资源部第一海洋研究所第十次北极科学考察航次的支持，该航次由“向阳红01号”科考船实施，中国海洋大学的钟文理副教授协助采集海雾观测数据, 在此一并致谢。
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