沪宁地区雾爆发性增强的物理机制研究

Fog burst reinforcement phenomenons were detected for many times in the last National Natural Science Foundation of China 'Study on the physical and chemical characteristics of the dense fogs in Nanjing' (GrantNo. 40975085). The nature of fog burst reinforcement is that the fog droplets burst increase and augment (in about 30 minutes) leading to the fog droplet spectrum burst broadening, the increase of fog LWC and the visibility sudden dropped below 50 m. Traffic accidents are mostly occurred during the fogs changed into extremely dense fogs, and the extremely dense fogs have great harmnesses to human health. Therefore, the extremely dense fog is the core of the fog study. However, why the fog burst reinforcements have arisen? What factors caused it? And what are the physical mechanisms? The above problems are needed to be solved in this project, attempt by point, line, surface field observation, by means of fog boundary layers, fog microphysical processes,variation of pollutions, synoptic meteorology, thermodynamics.This research not only have utility values, but also scientific values in the cloud physics .

前一个国家自然科学基金课题《南京市浓雾物理化学过程的研究》多次发现雾爆发性增强为强浓雾的天气过程。它的本质是在很短的时间内（一般小于30分钟）雾滴爆发性增多、增大，从而使雾体含水量明显增大、谱宽变宽、能见距离急剧下降到50m以下。交通事故多在由雾转为强浓雾时发生，而且强浓雾对人体的危害极大。因此，强浓雾的研究应是雾研究的核心问题。但雾为什么会爆发性增强？哪些因子作用引起雾爆发性增强？其物理机制是什么？这就是本项目需要解决的问题。本项目拟通过点、线、面的综合观测实验，从雾边界层结构、雾微物理特征、污染物变化特征、天气学动力热力特征等分析研究，试图解决这个问题。本课题研究不仅具有实用意义，而且在云物理学中具有科学价值。

依托本项目资助，在南京、苏州进行了雾的大气边界层观测，采用风廓线雷达、微波辐射计探测温度、湿度、水汽密度的垂直分布；在南京、无锡、苏州利用颗粒物监测仪获取PM10、PM2.5、PM1.0等污染颗粒物连续变化；在沪宁、沿江、宁靖盐、扬溧等高速公路自动观测能见度、温、压、湿、风等气象要素，为项目研究奠定了基础。 .对影响江苏及沪宁地区的浓雾、雾-霾物理过程进行深入研究，取得了重要成果。揭示了辐射-平流雾生消及增强的物理机制，具有重要的创新意义和实用价值。雾在辐射降温条件下形成，在暖湿平流作用下辐射雾转为平流-辐射雾，近地面快速降温和充足水汽雾爆发性增强；中高层辐合下沉增温和低层弱上升运动，使逆温层稳定维持，浓雾持续不散；冷空气入侵，逆温层破坏，最终导致浓雾消散。首次研究了锋面冷却雾在江苏的形成及爆发性增强的物理特征和演变、消散过程。当冷空气从西或中路南下时，在冷锋前先有扩散南下的冷平流的冷却效应而形成雾；冷锋入侵后低层水汽通量在雾区辐合使浓雾发展维持，冷锋附近低层的冷空气和暖湿空气混合，浓雾陡然增强；冷锋过境，风速增大，导致层结不稳定，浓雾消去。揭示了连续性雾-霾及转换成因，对雾-霾的研究和预报具有重要意义。近地面静风或微风、边界层中低层维持的近中性层结或逆温层结为雾-霾长时间维持提供动力条件，霾向雾转换过程中比湿下降，比湿越大，雾-霾持续时间越长，雾前比湿越高，雾区中最低能见度越低；能见度与PM2.5和PM10浓度呈反相关；雾-霾过程中上风向SO2、NO2浓度高于下风向，下风向NO和PM10浓度高于上风向。揭示了连续霾及重度霾的边界层特征，霾日地面形势为均压区型、高压底部或入海高压后部型、冷锋前部型、低压倒槽型或鞍型场；这四种类型具有不同的边界层结构，逆温层高度越低，地面能见度越低，逆温层强度越强，地面能见度越低。重度霾主要出现在均压区、冷锋前部和低压倒槽，重度霾逆温层底在近地面，本地污染源的排放和外地污染源的侵入，加上逆温或等温层，不利于污染物的扩散，从而形成重度霾。.项目完成高质量论文9篇，其中，5篇已在中国环境科学（EI）、环境科学、大气科学学报、长江流域资源与环境等核心刊物发表、2篇已被气象科学等核心期刊录用。培养了年轻科技骨干，1名晋升为高级技术职务，1名被中国气象局列为青年英才，1名硕士研究生今年即将毕业。