江苏沿海高速公路雾的时空分布特征与数值模拟研究

发布时间：2020-07-18 16:45

【摘要】：雾是公路交通中最严重的气象灾害之一,国内外关于沿海高速公路雾的发生特征及成雾机理的研究鲜见报道。本文利用布设在江苏沿海高速公路的交通气象监测站在2012年6月-2014年5月期间观测的交通气象数据,对发生在该公路上的不同浓度的雾和不同类型的雾进行了统计分析,揭示了它们的时空变化特征,探讨了影响雾生消和时空分布的主要因素。在此基础上,筛选出一个典型的辐射雾个例和一个平流雾个例,应用WRF3.4.1模式进行了数值模拟试验,分别从不同的物理量场角度对两种类型雾的形成机理进行了剖析,并指出了两种雾在生消过程中的异同点。研究对高速公路雾的监测和预警预报有重要的理论意义和实践价值。对江苏沿海高速公路上不同浓度和不同类型雾的统计分析表明：(1)江苏沿海高速公路不同浓度雾的日、年变化特征相似,一天中各种浓度的雾均出现在夜间21时-次日凌晨05时之间,消失在凌晨05时-上午09时之间,持续时长由长到短依次为：特强浓雾、强浓雾、浓雾和大雾。秋冬季多发大雾、浓雾和强浓雾,强浓雾多发于夏季。(2)大雾、浓雾和强浓雾的多发区均在公路北段,而特强浓雾频发区为高速公路中段。(3)平流雾的出现时间覆盖范围最宽,锋面雾最窄；消失的时间范围为平流雾最大,蒸发雾最窄；持续时间为混合雾最长,锋面雾最短。辐射雾的多发季节为秋季,平流雾在冬季出现概率最高。(4)辐射雾多发于北部地区,平流雾多发于南部地区。对2013年9月14-15日发生在江苏沿海高速公路上的一次辐射雾天气过程进行的数值模拟和诊断分析表明：(1)辐射雾生成前,海上潮湿的空气在偏东气流的影响下涌向陆地,成为本次雾的主要水汽来源。(2)此次辐射雾发生前和维持过程中风速一直比较小,给本次雾的形成和维持提供了有利的动力条件。(3)辐射降温作用诱导了此次辐射雾的爆发。地面长波辐射通量的增强,直接促使雾前气温迅速下降,为辐射雾的生成提供了良好的热力条件。逆温结构对雾的维持起着重要作用。逆温层消失后,辐射雾消失。对2013年2月25-26日发生在江苏沿海高速公路上的一次平流雾天气过程进行的数值模拟,对其生消机制的诊断结果如下：(1)此次平流雾是由海雾平移到陆地而形成的。海面上的海雾形成后,大量的潮湿空气随东南气流涌向陆地,为此次平流雾的发生发展提供了充分的水汽条件。(2)雾前和雾中持续而稳定的东南风为平流雾的生成和维持提供了必要的动力条件。风向转为西风后,平流雾开始消散。(3)此次平流雾过程中的大气热力稳定度较高,形成雾的热力条件较好。逆温层稳定存在时,近地层逐渐有低能见度现象出现；逆温层的消失促使近地面层的雾体逐渐消失。两种雾的生消机制异同点总结如下：(1)相同点表现为,两次雾的水汽来源均来自于海上；稳定的逆温结构对两次雾的生成、维持和消散均有着重要作用。(2)不同点表现为,辐射雾生成前水平风速较小,空气中为上升运动,平流雾生成前水平风速较大,空气中为弱的下沉运动；此次辐射雾形成的主要诱因是降温,平流雾发生的主要原因是增湿。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P426.4
【图文】：

电子地图,气象,高速公路,地形

逦第二章资料与方法逦逡逑第二章资料与方法逡逑２．１资z1来源逡逑（１）江苏沿海高速公路气象观测资料由江苏省气象局交通气象研究所提供，包括２０１２逡逑年６月？２０１４年５月全线２２个站的实测资料，其站点分布化图２．１。该监测系统提供本研逡逑究所需的相对湿度、能见度、温度、降水量、风速、风向等气象要素数据；逡逑（２）由美国国家大气研究中屯、和国家环境预测中屯、〔ＮＣＡＲ／ＮＣＥＰ）提供的水平分辨逡逑率为０．５°Ｘ０．５°的气象再分折资料；逡逑（３）由国家基础地理信息中也提供的９０ｍＸ９０ｍ分辨率的ＤＥＭ数据；逡逑（４）由江苏省基础地理信息中必提供的１：邋１０，０００江苏省电子地图。逡逑

垂直坐标

＾．Ｓｔ／ｉｄ邋＋邋Ｏ＾．巧。三邋０逦（２．１５）逡逑杏邋＋邋似—１妒－０）巧＝０逦（２．１６）逡逑ＷＲＦ模式的空间差分格式采用Ａｒａｋａｗａ－Ｃ格式（图２．４），所有的热力学变量和水汽变逡逑量均定义在整数网格点上，而此Ｖ，邋Ｗ交错排列在（１／２）Ｍ，（１／巧心，，（１／句Ａｚ上，逡逑这样可Ｗ使求解ＶＶ时精度更高，也减少了地形引起的误差。时间差分采取了邋Ｔｉｍｅ－ｓｐｌｉｔ方逡逑案，即热力学变量采用时间向前差分，速度分量和气压采用二阶蛙跃格式；模式采用了逡逑Ｒｕｎｇｅ－ｋｕｔｔａ时间积分方案ｔＷ；垂直方向采用隐式方案，Ｗ使积分时间步长能取较大的值；逡逑又因为非静为方程是完全压缩的，无法滤去声波，因而对快波计算时需要用短时间步长处逡逑理Ｗ维持计算的稳定性。对于边界条件的选择，理想实验有多种边界条件可选用，实际逡逑实验只能采用松弛边巧条件，需要一个外部因素提供外边界条件，对于水汽ＩＵ外的微物理逡逑量，流入边界定义为０，流出边界定义为零梯度。逡逑

【参考文献】