本文關(guān)鍵詞：華北地區(qū)持續(xù)性霧—霾天氣的類型、結(jié)構(gòu)特征及機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：華北地區(qū)持續(xù)性霧-霾天氣近幾年呈顯著增加趨勢(shì),但對(duì)該地區(qū)持續(xù)性大霧天氣的類型、垂直結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的物理成因研究不足,尤其是霧-霾天氣的演變過(guò)程、霾-霧轉(zhuǎn)化特征及機(jī)理的研究較少。本文在氣象行業(yè)專項(xiàng)“京津地區(qū)低能見度霧、霾天氣監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)研究”的支持下,整理和收集了2009～2013年期間華北地區(qū)的微波輻射計(jì)的觀測(cè)資料和霧、霾綜合觀測(cè)的試驗(yàn)資料,本文首先利用常規(guī)探空、系留汽艇探空資料和CloudSat云雷達(dá)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)了美國(guó)Radiometrics公司生產(chǎn)的35通道MP-3000A型微波輻射計(jì)廓線儀(Microwave Radiometer Profiler, MWRP)的溫濕度廓線數(shù)據(jù),然后利用微波輻射計(jì)廓線數(shù)據(jù)及常規(guī)氣象和衛(wèi)星觀測(cè)資料分析研究了華北地區(qū)13次大霧天氣過(guò)程的類型、垂直結(jié)構(gòu)特征及其產(chǎn)生的物理成因。最后針對(duì)2011年12月1-7日發(fā)生的一次比較罕見的持續(xù)性低能見度重度霧-霾天氣,研究分析了霧-霾天氣過(guò)程中氣溶膠、云凝結(jié)核(CCN)、霧滴譜、含水量等微物理特征及大氣能見度、邊界層垂直結(jié)構(gòu)特征,探討了霧-霾天氣的產(chǎn)生、演變與轉(zhuǎn)化特征及機(jī)理。在對(duì)比晴空MonoRTM模擬亮溫和微波輻射計(jì)觀測(cè)亮溫的基礎(chǔ)上,用多種數(shù)據(jù)檢驗(yàn)了霧個(gè)例的MWRP反演的溫濕度廓線數(shù)據(jù)。與探空數(shù)據(jù)的比較表明,兩者的溫度(乃數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)均在0.98以上,水汽密度(ρ)的相關(guān)系數(shù)在0.95以上,但相對(duì)濕度(RH)的相關(guān)較弱,只有0.67左右。總樣本誤差分析中MWRP反演的T比探空偏低3℃左右,ρ的均方根誤差(E)在1 g m-3以內(nèi),RH在1-7 km高度偏大,總樣本RH垂直平均E在18%左右,霧天時(shí)的RH垂直平均E在23%左右。與系留汽艇觀測(cè)數(shù)據(jù)比較表明,MWRP反演的T也偏低,但兩種探測(cè)方式的T和RH在指示霧的發(fā)展演變過(guò)程中具有很好的一致性。CloudSat云雷達(dá)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了MWRP反演顯示中高層出現(xiàn)高RH區(qū)與云的存在有關(guān)。按照霧產(chǎn)生的基本條件,將華北地區(qū)13次大霧天氣主要?jiǎng)潪槠搅黛F和蒸發(fā)霧兩類,各占69%和31%。平流霧主要是由來(lái)自西南和東南的暖濕平流移經(jīng)華北地區(qū)冷下墊面后冷卻降溫過(guò)程產(chǎn)生,強(qiáng)逆溫的形成有利于霧的持續(xù)發(fā)展。而蒸發(fā)霧是由本地區(qū)降水蒸發(fā)冷卻形成,或是冷平流移經(jīng)暖濕下墊面形成。平流霧的平均霧頂高度不超過(guò)1.0 km,而蒸發(fā)霧的平均霧頂高度在0.5～1.5 km之間。按照微波輻射計(jì)連續(xù)觀測(cè)霧的宏微觀垂直結(jié)構(gòu)特征,將13次大霧天氣過(guò)程又劃分為單一霧結(jié)構(gòu)和云霧共存結(jié)構(gòu),單一霧結(jié)構(gòu)僅占15%,而云霧共存結(jié)構(gòu)占近85%,且持續(xù)三天以上的大霧天氣基本具有云霧共存結(jié)構(gòu)。采用衛(wèi)星和地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)部分典型霧個(gè)例進(jìn)行了比較驗(yàn)證研究,由此說(shuō)明華北地區(qū)持續(xù)性大霧天氣主要是由暖濕平流過(guò)程和降水蒸發(fā)冷卻過(guò)程造成,與天氣過(guò)程的異常密切相關(guān)。在2011年12月1～7日持續(xù)一周的霧-霾天氣過(guò)程的個(gè)例研究中發(fā)現(xiàn),該過(guò)程發(fā)生在高壓天氣系統(tǒng)和靜風(fēng)條件下,暖平流和輻射降溫形成的穩(wěn)定逆溫邊界層結(jié)構(gòu)有利于污染氣溶膠的積累和霧-霾的形成和發(fā)展,尤其是來(lái)自南方持續(xù)不斷的濕平流使霧-霾天氣得以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)和發(fā)展。整個(gè)霧-霾天氣期間能見度均小于2 km,最低能見度達(dá)到56 m,液態(tài)水含量在10-3g m-3量級(jí),最大達(dá)到0.16gm-3,氣溶膠數(shù)濃度均在10000 cm-3以上,質(zhì)量濃度范圍為50～160μgm-3。進(jìn)一步的研究表明,此次長(zhǎng)達(dá)一周的霧-霾天氣發(fā)生了三次強(qiáng)弱不同的霾氣溶膠積累、霾-霧轉(zhuǎn)化和混合及減弱三個(gè)主要階段。霾氣溶膠積累階段先后有愛根核和積聚模態(tài)氣溶膠數(shù)濃度的積累和增加。霾向霧轉(zhuǎn)化和混合階段中,霧滴凝結(jié)釋放的潛熱和高濃度氣溶膠環(huán)境使布朗碰并加劇,導(dǎo)致氣溶膠尺度向粒徑大的方向轉(zhuǎn)移,從而提供了大量可形成云凝結(jié)核的氣溶膠粒子,促進(jìn)了霧的爆發(fā)性增強(qiáng),濃霧過(guò)程中氣溶膠向CCN活化率可達(dá)17%,而CCN向霧滴的轉(zhuǎn)化效率可高達(dá)100%,此期間霧滴譜具有爆發(fā)性拓寬的特征。冷鋒系統(tǒng)過(guò)境或輻射加熱增強(qiáng)導(dǎo)致了霧-霾過(guò)程的減弱和消散。
【關(guān)鍵詞】：持續(xù)性霧-霾天氣 微波輻射計(jì)可靠性檢驗(yàn) 霧的垂直結(jié)構(gòu)特征 霾-霧轉(zhuǎn)化 華北地區(qū)
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X513;P426.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 引言10-22
• 1.1 研究意義和目的10-11
• 1.2 霧的研究進(jìn)展11-14
• 1.2.1 霧的物理化學(xué)特性和形成機(jī)理11-13
• 1.2.2 霧的類型和結(jié)構(gòu)特征13-14
• 1.3 微波輻射計(jì)的研究進(jìn)展14-16
• 1.4 霾的研究進(jìn)展16-18
• 1.5 霾-霧轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展18-19
• 1.6 霧-霾氣候?qū)W的研究進(jìn)展19-20
• 1.7 本文的研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 儀器及資料介紹22-36
• 2.1 微波輻射計(jì)及數(shù)據(jù)資料24-29
• 2.1.1 微波輻射計(jì)的基本原理24-28
• 2.1.2 微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)資料28-29
• 2.2 氣溶膠和云物理觀測(cè)儀器及數(shù)據(jù)資料29-34
• 2.2.1 FM-100型霧滴譜儀29-30
• 2.2.2 SMPS-3936型氣溶膠粒徑譜儀30-32
• 2.2.3 CCN-100型云凝結(jié)核儀32-33
• 2.2.4 LPM-5型激光雨滴譜儀33-34
• 2.3 其他氣象觀測(cè)儀器及數(shù)據(jù)資料34-36
• 2.3.1 PWD10能見度儀34-35
• 2.3.2 XLS-Ⅱ型系留氣艇35
• 2.3.3 其他數(shù)據(jù)資料35-36
• 第三章 微波輻射計(jì)遙感反演持續(xù)性大霧溫濕度廓線的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)36-50
• 3.1 儀器精度及可靠性檢驗(yàn)36-38
• 3.2 溫濕度廓線檢驗(yàn)研究38-48
• 3.2.1 數(shù)據(jù)說(shuō)明及處理38-39
• 3.2.2 數(shù)據(jù)相關(guān)與誤差分析39-43
• 3.2.3 微波輻射計(jì)和系留氣艇觀測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比43-45
• 3.2.4 利用CloudSat云雷達(dá)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)MWRP的高層相對(duì)濕度廓線45-48
• 3.3 本章小結(jié)48-50
• 第四章 持續(xù)大霧天氣的類型、垂直結(jié)構(gòu)及物理成因50-72
• 4.1 觀測(cè)數(shù)據(jù)及處理50-52
• 4.2 持續(xù)性大霧的一般特征52-55
• 4.3 典型大霧的垂直結(jié)構(gòu)特征55-69
• 4.3.1 蒸發(fā)霧56-58
• 4.3.2 單層平流霧結(jié)構(gòu)特征58-62
• 4.3.3 云霧共存時(shí)平流霧結(jié)構(gòu)特征62-69
• 4.4 本章小結(jié)69-72
• 第五章 持續(xù)性霧-霾天氣的形成、演變和轉(zhuǎn)化特征72-90
• 5.1 觀測(cè)數(shù)據(jù)及處理72-73
• 5.2 持續(xù)性霧-霾天氣產(chǎn)生的天氣條件和邊界層結(jié)構(gòu)特征73-77
• 5.3 霧-霾天氣微物理特征77-84
• 5.4 霾氣溶膠累積與霾-霧轉(zhuǎn)化機(jī)理及轉(zhuǎn)化率84-88
• 5.5 本章小結(jié)88-90
• 第六章 總結(jié)90-94
• 6.1 主要結(jié)論90-91
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)91-92
• 6.3 工作展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-106
• 致謝106-108
• 個(gè)人簡(jiǎn)介108-109

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1 陳偉;晏磊;楊尚強(qiáng);;海洋氣溶膠多角度偏振輻射特性研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2013年03期

2 郭誠(chéng)祿,王明康,莫天麟;稀土氣溶膠成冰性能的實(shí)驗(yàn)研究[J];氣象科學(xué);1986年02期

3 申紹華;對(duì)流層氣溶膠和云的大氣輻射加熱特征[J];大氣科學(xué);1991年06期

4 李樂(lè)泉,周明煜,李興生;夜間城市大氣邊界層和氣溶膠的相互作用[J];應(yīng)用氣象學(xué)報(bào);1992年01期

5 陳金榮,周文賢;重慶市區(qū)大氣氣溶膠粒子的時(shí)空分布和物理特性[J];氣象科學(xué);1992年04期

6 劉炎焱,王俊波,樂(lè)時(shí)曉,楊小麗,林為干;光致氣溶膠粒子加熱的等效吸收系數(shù)[J];強(qiáng)激光與粒子束;1993年04期

7 ;氣溶膠——霧霾背后的真兇[J];大科技(科學(xué)之謎);2013年07期

8 王明星;氣溶膠與氣候[J];氣候與環(huán)境研究;2000年01期

9 李冰,劉小紅,洪鐘祥;積云對(duì)二氧化硫和硫酸鹽氣溶膠作用的研究[J];氣候與環(huán)境研究;2000年01期

10 邵愛梅,邱崇踐;蘭州城市氣溶膠對(duì)邊界層溫度結(jié)構(gòu)的影響——一維數(shù)值模擬研究[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);2001年05期

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1 龐成明;王自發(fā);;氣溶膠混合演變過(guò)程影響因子模擬研究[A];第26屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2009年

2 王啟燕;馬江;尹國(guó)輝;;沙子、粘土對(duì)氣溶膠的過(guò)濾特性實(shí)驗(yàn)[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)2002年年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2002年

3 張美根;成秀虎;徐永福;;東亞春季硫酸鹽氣溶膠分布特征的模擬[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)2002年年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2002年

4 馬新成;張薔;嵇磊;黃夢(mèng)宇;李宏宇;楊道俠;何暉;張磊;李睿劫;劉力威;韓光;吳宏議;;北京春季不同天氣條件下氣溶膠垂直分布特征[A];第26屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2009年

5 董曉波;王高磊;呂峰;胡向峰;;晴空條件下河北中南部地區(qū)上空氣溶膠特征分析[A];第26屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2009年

6 賀千山;楊引明;耿福海;周廣強(qiáng);高偉;辛跳兒;;中國(guó)東部陸地上空氣溶膠分布特征研究[A];第五屆長(zhǎng)三角氣象科技論壇論文集[C];2008年

7 白皓;齊道輝;錢文濤;蒼大強(qiáng);宗燕兵;;微米級(jí)氣溶膠粒子在濾層中的收集效率研究[A];第十二屆冶金反應(yīng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

8 郭金平;段英;趙利品;楊保東;齊作輝;;石家莊地區(qū)不同季節(jié)大氣氣溶膠粒子的分布特征[A];第27屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)人工影響天氣與云霧物理新技術(shù)理論及進(jìn)展分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2010年

9 張瑜;銀燕;段英;石立新;吳志會(huì);;晴天條件下一次氣溶膠飛機(jī)探測(cè)資料分析[A];第七屆長(zhǎng)三角氣象科技論壇論文集[C];2010年

10 呂峰;董曉波;胡向峰;;石家莊地區(qū)氣溶膠微物理結(jié)構(gòu)的飛機(jī)探測(cè)個(gè)例分析[A];第28屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)——S9大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員 張小曳;細(xì)說(shuō)氣溶膠[N];光明日?qǐng)?bào);2013年

2 記者 吳越;我國(guó)霧霾天頻現(xiàn)主因是氣溶膠污染[N];中國(guó)氣象報(bào);2013年

3 記者 潘俊杰;氣溶膠研究領(lǐng)域首個(gè)973項(xiàng)目啟動(dòng)[N];中國(guó)氣象報(bào);2006年

4 記者 管晶晶;氣溶膠增多會(huì)顯著加劇干旱和洪澇災(zāi)害[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

5 本報(bào)記者 吳越;與PM_(2.5)相關(guān)的霧和霾如何形成[N];中國(guó)氣象報(bào);2013年

6 張小曳;氣溶膠：讓空氣像霧又像霾[N];工人日?qǐng)?bào);2014年

7 記者 馮源;霧霾加劇與氣溶膠粒子濃度水平有關(guān)[N];經(jīng)濟(jì)參考報(bào);2014年

8 許黎 李燦;大氣氣溶膠及其氣候環(huán)境效應(yīng)[N];中國(guó)氣象報(bào);2003年

9 本報(bào)記者郭薇;氣溶膠污染空氣又抵消溫室效應(yīng)[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2009年

10 本報(bào)記者 劉毅;霾從何來(lái)[N];人民日?qǐng)?bào);2013年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 郭麗君;華北地區(qū)持續(xù)性霧—霾天氣的類型、結(jié)構(gòu)特征及機(jī)理研究[D];中國(guó)氣象科學(xué)研究院;2015年

2 趙鵬國(guó);氣溶膠對(duì)雷暴云電活動(dòng)影響的模擬研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

3 李軍霞;山西地區(qū)氣溶膠物理特性的飛機(jī)—地面觀測(cè)研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

4 郭麗君;華北地區(qū)持續(xù)性霧—霾天氣的類型、結(jié)構(gòu)特征及機(jī)理研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

5 辛金元;中國(guó)地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性地基聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)與研究[D];蘭州大學(xué);2007年

6 房文;氣溶膠對(duì)云和降水影響的研究[D];南京信息工程大學(xué);2008年

7 許瀟鋒;中國(guó)地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性研究[D];南京信息工程大學(xué);2008年

8 劉建軍;長(zhǎng)三角太湖地區(qū)云和氣溶膠輻射特性的地基遙感研究[D];南京信息工程大學(xué);2012年

9 曹賢潔;蘭州地區(qū)氣溶膠輻射特性觀測(cè)研究[D];蘭州大學(xué);2010年

10 胡婷;中國(guó)區(qū)域氣溶膠的光學(xué)厚度特征和氣候效應(yīng)研究[D];南京信息工程大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 楊憶;氣溶膠充當(dāng)冰核對(duì)雷暴云微物理、起電過(guò)程影響的數(shù)值模擬研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

2 柳丹;基于衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性天氣分析[D];蘭州大學(xué);2015年

3 翟世賢;GRAPES-CUACE氣溶膠模塊的伴隨構(gòu)建及模式在大氣污染優(yōu)化控制中的應(yīng)用[D];中國(guó)氣象科學(xué)研究院;2015年

4 石睿;氣溶膠—云—輻射—東亞夏季風(fēng)相互影響的資料分析[D];南京大學(xué);2014年

5 王力;華北地區(qū)氣溶膠時(shí)空分異特性及對(duì)農(nóng)作物影響的模擬研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

6 郭祺;黃渤海海域大氣氣溶膠粒子譜的觀測(cè)及反演研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

7 潘桂森;新型熱氣溶膠滅火劑的研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

8 王彬;海霧與陸霧數(shù)值模擬中氣溶膠作用的對(duì)比研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

9 榮華;用ATOFMS測(cè)量散射光強(qiáng)反演氣溶膠粒子折射率[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

10 孫玲;中國(guó)近三十年氣溶膠變化特征及與降水關(guān)系的研究[D];南京信息工程大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：華北地區(qū)持續(xù)性霧—霾天氣的類型、結(jié)構(gòu)特征及機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：264585