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南京冬季一次浓雾过程的观测分析与数值模拟研究

刘霖蔚  
【摘要】:2007年12月18-19日,南京地区出现了一次持续20 h的浓雾过程,其中能见度低于50 m的强浓雾阶段达6.5小时,几乎占到整个雾过程1/3的时长。 本文首先利用同期在南京市北郊的外场观测数据,结合NCEP再分析资料,分析了该次雾的演变过程、微物理结构及边界层特征,详细探讨了地面雾爆发性增强的成因,然后利用中尺度模式WRFv3.2,对此次雾的生消过程进行了模拟试验。 数据分析表明,本次雾在西南平流的增湿作用下触发生成;日出后,平流输送和地表蒸发提供了充足水汽来源,贴地层逆温因高空下沉增温而向上抬升且稳定存在,因此大雾得以维持;整个雾过程中雾滴数浓度、平均直径、含水量随时间的变化趋势基本一致,平均谱曲线均呈指数下降分布,雾滴集中在小滴端;两次地面雾爆发性增强均发生在夜间,其特征为各微物理参量明显增大,滴谱上抬拓宽;爆发性增强的原因是地表气温陡降、贴地层逆温增强及可充当雾滴凝结核的气溶胶大粒子数增多。 数值模拟结果表明,WRF中尺度模式能够较好地再现区域雾的演变过程及观测点处地面各气象要素与雾水的变化特征,近地层逆温稳定存在是大雾维持的必要条件。通过诊断分析发现,区域雾形成期间雾区近地层基本为弱水汽辐合区,存在微弱上升气流,大雾减弱时雾区基本都为弱水汽辐散;大规模气流下沉运动的增温效应,与夜间地表辐射降温相配合,有助于在近地面形成逆温;地表辐射冷却对雾形成维持起着重要作用。对比试验表明,客观分析能有效改善雾生时间、雾区范围及强度,局地垂直混合理论的QNSE边界层方案模拟效果优于非局地K理论的MRF边界层方案。


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