沪宁高速公路团雾发生规律研究及一次复杂性大雾过程的数值模拟

摘要

大雾天气给沪宁高速公路交通带来了重大威胁,特别是该线镇江段的“团雾”天气严重地影响了全线的畅通,也危及了交通运输的安全。为了更加准确地预报区域性大雾和局地性团雾天气的生消,确保公路交通的安全,科学、系统而全面地理解雾的形成及维持机制是非常必要的。本文对2006年至2009年期间该公路上发生的团雾和大雾过程进行了统计分析,探讨了团雾的发生规律和发生的气象条件,并对具临湖环境的公路东部路段和具临江环境的中西部路段的团雾特征作了比较。其次从AWMS系统实测资料中筛选出2009年11月7日发生在沪宁高速公路上的一次典型复杂性大雾天气过程。在分析天气实况的基础上,应用高时空分辨率的非静力中尺度数值预报模式WRF,结合NCEP0.5°X0.5°气象再分析资料,对该过程进行了数值模拟;利用实测资料对模拟结果进行了验证,并剖析了此次复杂性大雾过程形成的动力、水汽和热力条件。
　　对沪宁高速公路团雾的统计分析表明:(1)沪宁高速公路上团雾和大雾的季节变化有着相似的演变趋势,都是秋、冬、春季发生频率高,夏季发生频率低。(2)团雾和大雾因路段和站点不同而差异较大,大雾的分布是东少西多,团雾的分布趋势则是东部的临湖路段有4个站点发生频率高,其余站点低,西部的临江路段则普遍发生频率高。(3)一般,团雾发生的气象条件是:气温在-4～30℃之间,相对湿度在85～95％之间,风速在3m·s-1以内;团雾的主要发生时段是在后半夜的00时至凌晨06时之间,通常在生成后的4h内消散。(4)东部路段中的临湖环境提供了团雾形成的有利场所,中西部的临江路段则由于特殊的地形和水汽输送通道而成为团雾高发的区域。对2009年11月7日发生在沪宁高速公路上的一次典型复杂性大雾的数值模拟和诊断分析表明:(1)本次大雾前后的天气形势相对稳定,江苏地区主要受入海反气旋西南侧东南气流影响,整个大雾过程中地面风力始终微弱,为大雾形成提供了有利的动力条件。(2)模式模拟的由大气液态含水量条件判别的成雾区分布与实测雾区范围基本吻合;(3)模式模拟的能见度与AWMS实测能见度十分接近;(4)本次大雾过程最初是团雾刍形,在夜间辐射冷却作用下,转为辐射雾,之后,来自东南海上的暖湿空气平流进入江苏陆地后,所产生的平流雾雾体与原有辐射雾雾体结合发展为范围更大的辐射平流混合雾。(5)日出后短波辐射增温是此次复杂性大雾雾体得以快速消散的主要原因。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 雾的形成与分类

1.3 国内外研究动态

1.3.1 大雾气候特征与统计规律研究进展

1.3.2 国内外雾模式的研究进展

1.3.3 国内外雾的中尺度数值模拟研究进展

1.3.4 沪宁高速公路大雾成因研究

1.4 本文主要研究内容

第二章 资料和方法

2.1 资料

2.1.1 资料来源

2.1.2 沪宁高速公路自动气象监测系统简介

2.2 WRF模式简介

2.2.1 动力框架

2.2.2 WRF模式的物理参数化方案

第三章 沪宁高速公路团雾统计规律研究

3.1 引言

3.2 团雾的统计特征

3.2.1 沪宁高速公路团雾与大雾的时空分布

3.2.2 沪宁高速公路团雾的能见度、形成时间段与持续时间

3.2.3 沪宁高速公路团雾形成的气象条件

3.2.4 沪宁高速公路团雾形成的局地性特征

3.3 小结

第四章 沪宁高速公路一次复杂性大雾过程的数值模拟与分析

4.1 引言

4.2 模式运行方案

4.3 大雾发生实况

4.3.1 AWMS实况分析

4.3.2 大气环流形势

4.3.3 卫星云图分析

4.4 数值模拟效果检验

4.5 能见度模拟

4.6 大雾生消机制的分析

4.6.1 水汽与动力条件分析

4.6.2 冷却条件分析

4.7 小结

第五章 结论与展望

5.1 本文主要研究结论

5.2 创新点

5.3 研究展望

参考文献

在校期间参加的科研项目

在校期间发表的论文

致谢