一次区域性大雾天气过程的数值模拟研究

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大雾天气对交通具有极大的危害性,如在机场、高速公路。另外,由于雾天大气污染物不易扩散,对人体健康和农业生产也会造成不利影响。因此,雾的研究工作对促进社会经济良性发展和人民生活有重要的意义。为了准确地预报大雾天气,理解雾的形成及维持机制是非常必要的。 本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)和宾夕法尼亚州立大学(PSU)联合研制的第五代中尺度气象模式系统MM15v37对2006年12月24至27日江苏及其周边地区出现的一次罕见持续性大雾进行了数值模拟和诊断分析,并对影响大雾过程的辐射条件及地形做了敏感性试验。在模拟研究中,边界层采用Gayno-Seaman PBL参数化方案,积云参数化是Kain-Fritsch2方案,水汽方案选择暖雨方案,考虑到辐射对于雾的形成起着很重要的作用,采用了云辐射方案。中心点为(32°N,117°E),区域格距分别为30 km和10 km,相应的格点数为70×70、76×76,采用双重双向嵌套方案。为了更好地模拟这次雾过程,在边界层内增加了13层,主要增加近地面200m以下,垂直方向由原来的23层增加为36层,模式层顶100 hPa。为了了解辐射项、短波辐射、长波辐射以及地形对这次大雾形成和发展的影响,通过修改辐射方案、陆面地形做了一些敏感性数值试验,其他和控制试验物理方案设置相同。结果表明:形成大雾的主要原因是大气层结稳定,水汽充沛,同时,地面和大气的长波辐射冷却是雾形成和发展的最重要因素;而日出后太阳短波辐射加热和热量湍流输送是辐射雾消散的主要原因。在大雾发展和维持期间,雾区近地层基本上为弱的水汽辐合区;在大雾减弱和消散期间,雾区大部分为弱的水汽辐散区。大范围的下沉辐散运动有利于中低层大气增温,与近地层的辐射降温相配合,加上近地层弱冷平流的作用,使低层大气降温,有助于逆温形成,而深厚逆温层的存在,对雾区的长时间维持起着决定性作用。采用分辨率较低的全球地形和陆面资料时,模拟雾生消时间及雾区范围大小和实况较接近,但是模拟的液水含量值比实际偏大.将模式中的下垫面类型改变为水面类型后,辐射对雾的影响作用不明显。
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