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2009年上海浦东新区大气能见度变化的研究

毕凯

  能见度是一个重要的衡量大气透明度状况的气象指标,它不仅反映出该地区的大气环境质量,而且与人类社会活动密切相关。上海地处我国中纬度地带,三面环水,具有充足的水汽供应条件,特别有利于雾的形成。低能见度大雾已经成为上海浦东的主要气象灾害之一。 本论文利用2009年上海浦东新区气象站高时间分辨率(1min)的能见度(气象光学视程MOR)资料及其同步地面气象要素资料、日平均空气污染指数(API)资料,用统计学和小波分析的方法讨论了全年大气能见度的多时间尺度变化特征,能见度与气象要素、天气现象及可吸入颗粒物(PM10)的关系;研究了全年低能见度(能见度小于1km)事件出现概率的时间变化特点,及气象要素、天气现象和空气污染等级的分布特点;通过分析低能见度日个例,讨论了水汽密度、相对湿度和风速的细微变化特点,并在选取的静风时段中利用气块静稳的假设下,研究了由于辐射冷却引起的霾或雾在演变阶段气溶胶吸湿性增长及其消光系数随相对湿度的变化。结果表明: (1)2009年上海浦东的能见度有明显的日变化、天气尺度(2~10天)变化、准两周(10~20天)变化、准季节(30~60天)变化和季节变化。低能见度(能见度小于1km)事件出现概率夜间大、白天小,早上4~8时出现的概率占了52.5%。冬春和夏初容易出现低能见度事件,夏末和秋季较少;秋末冬初出现长时间连续性低能见度事件的概率最大。 (2)气象因子、天气现象和空气污染程度均对浦东能见度有一定影响。风速与能见度呈显著的正相关关系,受到来自上海市区和金山工业区污染物的影响,偏西风时能见度比较低;其中,0~3级风,随着风力的增大,能见度增大,4级风时,能见度反而降低;能见度的季节变化和轻雾日数的变化呈明显的反相关;能见度与相对湿度相关性最好(日变化与相对湿度有明显的反相关),其次是风速,PM10浓度、SO2浓度、气温;春季、秋季和冬季以相对湿度为最主要影响因子,夏季以PM10浓度为最主要的影响因子;低能见度(小于1km)事件与高湿(RH>80%)、小风(0级风和1级风)天气密切相关,雾是低能见度事件主要的天气现象。 (3)低能见度日气溶胶吸湿性增长率f(RH)随相对湿度的增长具有先慢后快平滑连续的特点;气溶胶吸湿性增长率f(RH)在不同季节有所差异,在夏季和秋季较高,在冬季和春季时较低;平均而言,当相对湿度从40%增大到95%时,气溶胶吸湿性增长率f(RH)可达6.6;对比国内外实验和观测结果,发现f(RH)随相对湿度的变化曲线与硫酸铵亲水增长相似。 (4)由辐射引起的雾在消散时,随着气温的升高,相对湿度不会立即下降,而是在接近饱和的情况下维持一段时间,然后再迅速下降。95.65%的个例中,相对湿度下降在时间上滞后大约为1~2小时;91.3%的个例中水汽密度的变化在这段时间存在一个明显的拐点;伴随着风速增大,雾逐渐消散,82.6%的个例中风速可增大到2.0m/s以上。 本论文的研究结果,对气溶胶光学特性的认识、低能见度(小于1km)天气的预报具有重要意义;为促进上海浦东地区经济发展,降低大雾造成的危害,为城市大气污染控制提供科学依据;同时也为台站气象工作人员应用高时间分辨率资料提供参考。……   
[关键词]:能见度;多时间尺度变化;影响因子;气溶胶;吸湿性增长率
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国气象科学研究院2011年
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