滬寧高速公路成霧過程的數(shù)值模擬與診斷分析.pdf

1、大霧天氣給滬寧高速公路交通帶來了重大的威脅，特別是該線鎮(zhèn)江段的“團(tuán)霧”天氣嚴(yán)重地影響了全線的暢通，也危及了交通運(yùn)輸?shù)陌踩?。為了更加?zhǔn)確地預(yù)報(bào)區(qū)域性大霧和局地性團(tuán)霧天氣的生消，確保公路交通的安全，科學(xué)、系統(tǒng)而全面地理解霧的形成及維持機(jī)制是非常必要的。
　　 利用美國新一代中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式WRF（Weather Research and Forecast Model
　　 for Version2.2）和NCEP（1°×1

2、°）全球氣象再分析資料，對(duì)2007年10月26日覆蓋蘇南地區(qū)、嚴(yán)重影響滬寧高速公路交通的一次區(qū)域性大霧天氣和2007年11月24日發(fā)生在滬寧高速公路鎮(zhèn)江段上的一次局地性團(tuán)霧天氣進(jìn)行了系統(tǒng)的數(shù)值模擬和診斷分析，同時(shí)調(diào)用滬寧高速公路自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（AMWS）的實(shí)測(cè)資料和常規(guī)氣象觀測(cè)資料對(duì)模擬效果進(jìn)行了驗(yàn)證，研究發(fā)現(xiàn)：WRF模式較真實(shí)地模擬了這兩次天氣過程。為了研究地形地貌及下墊面狀況對(duì)鎮(zhèn)江段團(tuán)霧生消機(jī)制的影響，本研究還對(duì)影響團(tuán)霧天氣模擬的

3、陸面過程方案及地形、水系分布做了敏感性試驗(yàn)，并利用GIS技術(shù)中的數(shù)字高程模型（DEM）對(duì)地形、水系在成霧過程中的作用進(jìn)行了空間分析。
　　 對(duì)區(qū)域性大霧過程的模擬和診斷分析表明：（1）此次區(qū)域性大霧是一次典型的輻射霧，它發(fā)生在一定的大氣環(huán)流背景和特殊的水分、熱力、動(dòng)力條件下；（2）形成此次大霧的主要原因之一是成霧之前的降水過程給近地層大氣帶來了充足的水汽，空氣相對(duì)濕度達(dá)90％以上，霧區(qū)內(nèi)近地層基本上為弱的水汽輻合區(qū)；（3）低層弱

4、的負(fù)渦度場有利于氣體下沉，確保了中低層天空狀況良好，不易成云致雨；（4）地面輻射冷卻和暖平流作用是大霧形成和發(fā)展的主要因素。（5）模式所用初始場資料、參數(shù)、模擬區(qū)域、驗(yàn)證指標(biāo)等的選擇對(duì)霧的生消過程的模擬效果有著明顯的影響。
　　 對(duì)鎮(zhèn)江段團(tuán)霧過程的模擬和診斷分析表明：（1）滬寧高速公路鎮(zhèn)江段容易形成小范圍團(tuán)霧的主要原因是在大氣層結(jié)穩(wěn)定的條件下，夜間近地面輻射降溫，同時(shí)加上風(fēng)速較小的暖濕偏南氣流流經(jīng)較冷的下墊面時(shí)冷卻降溫，對(duì)此次團(tuán)

5、霧的形成提供了較有利的條件；（2）在滬寧高速公路沿線的北上和南下空氣在西半段輻合，有利于濕空氣和氣溶膠粒子的聚合，這是此次團(tuán)霧發(fā)展和維持的主要原因之一；（3）日出后的短波輻射增溫使得霧體得以迅速消散；（4）鎮(zhèn)江段地形地貌和土地利用類型的敏感性試驗(yàn)表明：地形、水系對(duì)團(tuán)霧的形成具有敏感性，因此，研究地形地貌特征和下墊面類型對(duì)團(tuán)霧的發(fā)生機(jī)理具有一定的闡釋作用。
　　 考慮下墊面類型因素的影響，本文還就模式耦合不同的陸面參數(shù)化方案（SL

6、AB方案、NOAH方案和RUC方案）對(duì)模擬效果影響進(jìn)行了敏感性試驗(yàn)，結(jié)果表明：（1）WRF模式模擬出的團(tuán)霧過程對(duì)陸面方案的選擇比較敏感，耦合了不同陸面參數(shù)化方案后的試驗(yàn)結(jié)果更接近實(shí)況。（2）在水汽參量模擬中，SLAB方案比NOAH方案和RUC方案效果更好些，NOAH方案與RUC方案差異不大。（3）在地面感熱通量變化率模擬中，三者有一定的區(qū)別；在長波輻射變化率模擬上，NOAH方案最優(yōu)越。（4）在渦度場高值區(qū)模擬上，NOAH方案效果要比SL