长三角地区一次雾过程的观测分析与模拟研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Miss_Han
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近几十年来,长三角地区经济迅速发展,城市化和工业化水平高,成为我国空气污染最严重的区域,雾、霾等灾害性天气频繁发生。本研究利用地面气象站资料,系留飞艇平台的气象要素和PM2.5浓度垂直观测资料,针对安徽寿县2017年1月23日发生的一次浓雾过程,分析了地面和垂直方向PM2.5分布特征,以及边界层结构变化和雾对PM2.5浓度的影响,并与南京地区的一次弱雾过程进行了对比分析。由于此次雾过程范围广,影响大,本研究进一步用WRF-Chem模式对寿县浓雾过程进行了模拟验证,得到如下结论:(1)寿县雾发生前,气溶胶粒子呈现明显的双峰分布,这与混合层高度的日变化有关,此时能见度的削减主要受积聚模态粒子消光的影响;雾形成后,雾滴显著增强了消光作用,使得能见度急剧减小。雾发生时风速很小,雾滴对PM2.5有显著的清除作用,PM2.5浓度从150μg/m3剧降到80μg/m3。(2)PM2.5浓度垂直分布受边界层高度和雾的垂直发展影响。雾前的凌晨(05时),边界层内PM2.5浓度260μg/m3,稍高于边界层之上残余层PM2.5浓度200μg/m3;午后(14时)近地面逆温被破坏,边界层高度发展到500 m,PM2.5在边界层内均匀混合,浓度310μg/m3;夜间(20时)起雾后,PM2.5从地面开始向上被清除,清除高度主要受雾顶高度的影响。(3)雾过程中湍流与雾顶的辐射冷却作用共同促进了雾层向上发展。湍流使得雾滴吸附大气中细粒子的效率提高,且湍流的发展高度与PM2.5的清除高度相一致。(4)南京和寿县地区的雾过程存在显著的差异,南京地区雾过程持续时间短,强度小,气溶胶粒子呈现增长的特征,而寿县地区则是强浓雾过程,细粒子在雾中被大量清除,可见雾的强弱对气溶胶粒子会产生不同的影响。通过将寿县地区的农村下垫面替换成城市下垫面,探讨了城市热岛作用对雾过程的影响。白天,城市和农村净辐射的差值为正,表明城市下垫面使得地表的净辐射通量增加。乡村和城市的潜热差值最大约为100 Wm-2,说明乡村地区水汽条件优于城市地区,更有利于雾的形成。白天城市的热存储量高于乡村,城市热存储量最大值可达180 Wm-2,而乡村的最大值仅为100 Wm-2;白天存储的热量在晚上释放,城市释放的热量大于乡村,这使得城市降温比乡村慢,这也是城市地区雾过程弱于乡村地区的原因。
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