海雾与陆雾数值模拟中气溶胶作用的对比研究
雾在数值模拟中通常被处理成为发生在大气边界层的“云”微物理过程，研究表明气溶胶粒子是影响雾发生与发展的关键因素之一。本文试图利用WRF-Chem(Weather Research and Forecasting Model Coupled with Chemistry)模式，开展气溶胶对海/陆雾作用的对比研究，以便加深对它们的认识并且提高雾的模拟能力。 本文选取2006年3月的1次大范围黄海海雾事件与2009年11月的1次中国北部陆雾过程作为研究对象。首先利用MTSAT(Multi-functional TransportSatellite)卫星反演资料获取了雾的观测事实，并且基于美国环境预报中心NECP(National Centers for Environmental Prediction)提供的FNL(Final OperationalGlobal Analysis)再分析数据和韩国天气图对海/陆雾发生时的天气形势与层结特征作了分析。然后利用循环3DVAR工具同化常规与非常规观测数据得到提供高质量的初始场，并且选用相应的气溶胶直接辐射方案和间接成核方案，设计并实施了一系列数值模拟对比试验，详细分析了气溶胶效应对海/陆雾的影响和作用机制。 数值试验的分析结果表明:1）气溶胶的直接辐射效应通过增加夜间长波辐射降温率实现对海/陆雾浓度和雾顶高度的影响，如海雾的平均雾顶高度增加了10.7 m，然而该效应不足以导致雾区的明显变化，两次过程雾区各项评分(POD、FAR、Bias和ETS)的改进率都不足6％。2）气溶胶粒子通过改变云滴数浓度体现Twomey效应和Albrecht效应，针对云滴数浓度的敏感性试验表明，适合本次海/陆雾发展的云滴数浓度量级为108～109 kg-1，云滴数浓度的增加促使海雾雾区的平均浓度由0.6 g·kg-1变为1.8 g·kg-1。3）Twomey效应阻挡了到达地面的太阳短波辐射（辐射通量平均减少39.4％），导致陆雾内部温度层结更加接近观测，湍流强度减弱了29.5％，从而适合陆雾在日出后的维持和发展。对于海雾来说，虽然到达海面的辐射通量减弱了17.4％，但海水的高比热容导致的海温缓慢变化使雾区内湍流强度仅仅降低3.9％，所以海雾雾区的变化很小，雾区各项评分的最大改进率仅有6.8％。4）Albrecht效应能够抑制雾区内的降水，延长云的生命周期并且增大云体反照率，这会促使海/陆雾的雾区发生一定程度的改变，如陆雾雾区的ETS评分提高了9.9％，但程度远小于Twomey效应ETS评分的改进率(65.3％);海雾雾区对Albrecht效应的响应非常弱（ETS评分降低了0.5％）。
海雾;陆雾;数值模拟;气溶胶
中国海洋大学
硕士
气象学
高山红
2015
中文
P426.4
77
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）