全面、系统、连续的观测研究南京冬季各类雾的宏微观结构、雾水化学组分及空气污染物含量,探讨雾的生消规律及影响因子,研究城市空气污染物对雾水化学组分的贡献,揭示浓雾(特别是持续性浓雾)的物理化学过程及爆发性增强的物理机制和成因。研究结果可以为建立雾的预报方法提供科学依据。
dense fog;macro and micro structure;physical and chemical process;explosive enhanced;continued persistence
2006至2010年,在本自然基金项目和中国气象局研究性业务项目的资助下,于中国气象局气象综合培训实习基地(南京信息工程大学内),进行了连续5个冬季的雾加密观测试验。观测项目包括地面气象要素(温、压、湿、风、能见度等)、雾微物理过程(雾滴谱等)、气溶胶、大气边界层特征以及雾水的采样与化学分析等。观测获得了33次雾过程的资料,其中雾滴谱样本138000个,低空探测样本333个,雾水样本47个,还有大量的相应配套资料,为项目研究奠定了基础。 运用加密观测资料和常规气象资料,获得了南京冬季雾的类型有辐射雾、平流辐射雾、平流雾和雨雾(蒸发雾)等一些新的天气事实。对各类雾的宏微观物理特征,边界层特征,雾水化学特征及其生消物理过程都进行了深入的研究,取得了许多重要的研究成果。首次揭示了雾爆发性增强的微物理过程,提出了在过饱和条件下,在核化、凝结增长的同时,湍流碰并而使大滴增长的理论,这一发现具有重大的实用价值和理论意义;创新地揭示了浓雾长时间维持的物理成因,雾体中上层的暖平流,使深厚逆温层长时间维持,是浓雾维持的热力条件,源源不断的水汽输送是浓雾持续的重要原因;首次揭示了雨雾(本质蒸发雾)的边界层结构和微物理结构特征,并提出了雨雾形成的物理机制;创新地揭示了雾水与空气污染物相互作用的物理化学过程,为预防雾水对人体健康的危害提供了科学依据。 运用这些浓雾发生发展机理的研究成果,结合中尺度数值预报产品的释用,建立了江苏大雾预报方法和业务系统,在2010-2012年江苏数十次雾的预报预警中应用,取得了显著的防灾减灾效益。项目已发表高质量论文18篇,其中SCI 3篇,大气科学、气象学报、Adv. Atmos. Sci.及Pure and Applied Geophysics等权威性学报6篇,核心刊物3篇,国内外学术会议交流会文集6篇。参加本课题研究工作的7名研究生的学位论文已通过答辩,其中1人获得江苏省百篇优秀博士论文奖,3人已晋升为工程师。项目研究结果已受邀给2个省气象局的研究人员和预报员介绍,4次给华东地区民航系统气象人员培训班授课,还应邀在《现代物理知识》发了科普专稿。