2007年冬季南京一次大雾的诊断与数值模拟研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要大雾天气对交通运输具有极大的危害性，比如公路、航空运输等。由大雾造成的事故不计其数，给国民经济带来难以估量的损失。此外，雾对人体健康和工农业生产也会造成不利影响。因此，雾的研究工作对社会经济和人民生活有重要的意义，理解雾的形成和维持机制以便准确地预报大雾是非常必要的。本文利用1o×1oNCEP全球再分析资料和常规的气象观测资料，对2007年12月19日至21日发生在南京的一次持续性大雾天气过程进行了天气学分析和常规物理量的初步诊断，并应用中尺度数值模式WRF，对此次大雾进行了数值模拟和模拟结果诊断分析，研究了动力因子、热力因子及水汽因子等对大雾的作用。结果表

2、明，这次大雾形成的主要原因是大气层结稳定，水汽充沛；地面的辐射冷却是雾产生的最重要因素。深厚逆温层的存在是前期辐射雾存在和发展的重要条件，中期暖温度平流的输入引发了平流雾并使这场大雾长时间维持，表明大雾的爆发是在前期辐射雾存在的前提下，由偏东南风输送暖湿气流而叠加了平流雾造成的；夜晚的辐射冷却使近地面降温，为平流雾提供了必要的冷下垫面。之后由于北方的冷空气入侵，出现大风和降温，破坏了大气稳定层结，使雾层上升成为低云，大雾逐渐消散。通过和实况对比发现，模拟结果和实况基本一致，模拟雾在范围、强度、形成和发展时间等方面基本反映了实际大雾的变化规律。最后，通过四个敏感性试验，探讨了不同物理方案、辐

3、射方案、积云方案以及较低分辨率的网格对模拟结果的影响。关键词：大雾，WRF，数值模拟，液态水含量，逆温I2007年冬季南京一次大雾的诊断与数值模拟研究AbstractFogpresentsaserioushazardinareasofintensetraffic,suchashighways,aerialtransport.Theaccidentsareinnumerableandthefinanciallossesinourcountryaretremendouscausedbyfog.Moreover,thefogisharmfultohumanhealth,industryandag

4、riculture.Sotheresearchworkoffogisnecessaryforpublicsafetyandhasahigheconomicvalueforoursociety.Itisabsolutelyessentialtounderstandthemechanismsoffogformationandmaintenancesoastopreciselypredictheavyfog.Inthisstudy,basedonNCEPreanalysisandroutineobservationdata,thesynopticanalysisandpreliminarydia

5、gnosticanalysisofasustainedheavyfogprocessoccurredinNanjingduringtheperiodfrom19Dec.to21Dec.,2007ismade.ByusingthenewgenerationmesoscalemodelofWeatherResearchandForecastmodel,numericalsimulationandresultanalysisofthisheavyfogwerecarriedout.Theroleofdynamicalfactorandthermodynamicfactorandvaporfact

6、orintheheavyfogareinvestigated.Theresultsshowthatthesteadyatmosphericstratificationandplentyofmoisturesupplyplayedanimportantroleinthisfoggyweather.Longwaveradiationcoolingfromthesurfacewasofvitalimportancefortheformationanddevelopmentofthisfogevent.Meanwhile,thedeeptemperatureinverselayerwasrespo

7、nsiblefortheexistenceanddevelopmentofradiationfog.Intheintermediatestage,theadvectionfogwasalsooccurredbywarmadvectionandprolongedforalongtime.Itrevealsthattheoutbreakofthisfogwastheradiationandadvectioninteracti