基于NCEP资料的黑龙江典型地区雾霾环境气象参数分析及预报研究

摘要

雾和霾作为一种天气现象自古有之，现代社会中雾和霾造成的能见度降低、空气污染已严重影响人类活动。本文利用黑龙江省内4个高空观测站2000-2014年日四次（02、08、14以及20时）地面观测资料及08、20时高空观测资料、NECP/NCAR的逐6h再分析资料，对霾和浓雾发生时能见度及当天08时的500 hPa与850 hPa水平风垂直切变、850 hPa 与1000 hPa 假相当位温差、K指数、A指数、925 hPa温度露点差、逆温强度、混合层高度、理查森数Ri、通风系数等环境指数进行统计。总结了不同等级雾霾发生时主要环境条件的阈值范围，主要研究结果如下： （1）对霾发生时有关气象条件进行统计，选择与能见度相关程度能通过α＝0.1水平的相关显著检验的9个环境参数。地表风速在6m/s以下，理查森数大于0.3，逆温强度大于-0.9℃/100m，850hPa与925hPa假相当位温差大于-3℃，混合层高度低于1000m，K指数和A指数低于对流天气发生时的经验阈值的情况下，大气垂直和水平方向都不利于污染物扩散，有利于霾的产生与维持。 （2）在统计霾的气象条件分布特征的同时，对比站点资料与再分析资料之间的差异。两种资料对应各要素在极端值以外的分布基本一致，其中逆温指数、理查森数、混合层高度、通风系数在所有分位上都保持一致，一致度最高。另外，从相关系数分析上可以看出，所有9个指数两种资料计算结果的相关关系都能通过α＝0.001水平的相关显著检验。再分析资料可以代替站点观测资料进行环境参数分布和阈值的统计分析。 （3）对雾发生时有关气象条件进行统计，除霾分析中的9个环境参数外，代表近地面大气饱和程度的925hPa温度露点差与能见度的相关程度也很高，且与雾的发生有关。当地表风速在6m/s以下，理查森数大于0.25，逆温强度大于-0.8℃/100m，850hPa与925hPa假相当位温差大于-6℃，925hPa温度露点差在8℃以内，混合层高度不高于600m，K指数和A指数分别在30～-9℃和20～-26℃的范围有利于浓雾维持和加强。 （4）从对能见度影响较大的5个环境要素统计结果上看，黑龙江省雾、霾主要发生在大气热力、动力稳定度较高的背景下。雾发生时，一般逆温强度都在-0.9℃/100m以下，理查森数大于0.25，混合层高度低于900m，近地面风速低于5m/s；霾发生时对于各指数的要求低于雾，理查森数低于0.25，混合层高度在1100-900m，近地面风速在8-5m/s之间的情况下仍有霾发生。 （5）从雾和霾统计结果对比上看，雾对大气的热力、动力稳定度的要求比霾高。并且雾发生时能见度与各指数的相关程度比霾高，均能通过α＝0.01水平的相关显著检验。随着雾预报、预警等级的升高，各指标阈值都表现为向有利于等级升高的方向变化。

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Abstract

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 国内外发展现状

1.3 本文研究意义

1.4 本文主要研究内容

第二章 资料与方法

2.1 雾霾定义

2.2 资料

2.3 方法

2.4 研究技术路线

第三章 黑龙江浓雾的时空特征

3.1 黑龙江浓雾区域分布特征

3.2 黑龙江浓雾季节分布特征

3.3 黑龙江浓雾月际分布特征

3.4 黑龙江浓雾逐月变化分析

3.5 黑龙江典型站浓雾和霾的时间分布特征

3.6 黑龙江浓雾形成条件分析

3.6.1 能见度

3.6.2 风向及风速

3.6.3 三小时变压

3.6.4 气温

3.6.5 温度露点差

3.6.6 昼夜温差

3.7 本章小结

第四章 黑龙江典型地区雾霾发生气象条件分析

4.1 黑龙江霾气象条件分析

4.1.1 动力条件

4.1.2 层结条件

4.1.3 综合条件

4.1.4 霾环境参数阈值

4.2 黑龙江省浓雾气象条件分析

4.2.1 动力条件

4.2.2 层结条件

4.2.3 综合条件

4.2.4 浓雾环境参数阈值

4.3 本章小结

第五章 黑龙江典型地区雾霾预报预警环境指标

5.1 雾预报预警指标

5.1.1 逆温指标

5.1.2 理查森指标

5.1.3混合层高度指标

5.1.4近地面风速指标

5.1.5通风系数指标

5.2霾预报预警指标

5.2.1逆温指标

5.2.2理查森指标

5.2.3混合层高度指标

5.2.4近地面风速指标

5.2.5通风系数指标

5.3 雾霾预报预警环境指标使用情况检验

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 特色及创新点

6.3 存在问题及讨论

参考文献

在学期间的研究成果

致 谢