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雾的多尺度信息提取及预测研究

蒋璐璐  
【摘要】:雾是一种常见的灾害性天气现象,对国民经济、航空飞行、公路交通和军事活动有严重影响。因此,进行大雾生、消演变的监测和预警,对防止和减少因雾造成的事故和损失具有重要的意义。随着现代大气探测技术的迅速发展,各种新型探测设备和方法不断应用到天气预报业务领域,为更好地研究雾等灾害性天气现象提供了丰富的手段。如何高效地利用多源气象资料做好大雾天气的分析与预测,是一项重要且极有价值的研究课题。 本文利用多源资料,包括常规和非常规气象探测资料,对雾的灾害性天气过程进行多尺度信息提取及预测研究,推进非常规资料在灾害性天气研究中的应用。首先利用我国自主研发的FY-3A极轨气象卫星资料,根据云、雾与下垫面在可见光、中红外和热红外波段的反射及辐射特性差异,采用多波段阈值法进行雾的遥感监测研究,并通过简化的辐射传输方程进行大雾区域相关特征参数的估算,以便更好地了解雾的分布情况和发生发展强度。同时结合中尺度数值模式WRF,对一次较为典型的大雾天气过程进行数值模拟,从温度、湿度、风等方面进行物理量特征的诊断分析。最后利用常规气象数据和探空数据从天气形势以及气象要素特征探讨了雾的发生条件,并联合分析了卫星遥感和数值模拟两种手段的优缺点,在此基础上从天气形势、水汽条件、风向风速、逆温和大气稳定度等五方面提出指标来进行雾的潜势预报。 本文的主要研究成果和创新点如下: (1)运用较新的气象卫星FY-3A数据进行雾的遥感监测和物理参数估算研究。结果表明,利用FY-3A遥感监测雾具有可行性,方法简单易实现且效果良好,FY-3A/VIRR数据可成为监测雾的一种可信的资料来源,研究具有一定的理论意义和业务应用价值。 (2)利用WRF中尺度数值模式进行雾的生消过程模拟以及特征物理量的诊断分析,了解雾的演变情况和雾发生所具备的气象条件;并将卫星监测和WRF数值模拟两种方法进行联合分析,弥补了单一遥感监测的不足,具有较新的研究视角。 (3)利用雾在边界层的大气能量结构特征进行潜势预报,方法简单有效且具有创新性,适于在雾的预报业务中推广应用。


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