北京地区雾的宏观物理特征分析及消暖雾催化剂的室内实验研究

【摘要】： 雾灾严重影响航空海陆交通运输。北京是我国的政治经济中心,交通繁忙,工业众多,国家重大政治文化活动也很多,雾灾所造成的国民经济损失和社会影响非常严重。实施成功的人工消雾有其更突出的社会、政治、经济意义。本文的主要目的是研究北京地区雾的宏观物理特征及对新型消暖雾催化剂RC/XW进行室内实验研究,了解它的消雾性能,以寻求适合的人工消雾方法。 本文利用从1981到2006年北京观象台雾的观测资料,对北京雾日的年际分布、月际分布、雾的能见度、雾的形成时间、持续时间、雾的发生频率随温度的变化、雾形成时的温湿度特征、雾与风向、风速的关系及雾顶的高度进行了统计分析。结果表明:北京雾日的年际分布极不均匀;秋冬季节雾最多,春季较少;北京的雾能见度较低对交通影响严重;暖雾的发生率远高于冷雾,大部分雾集中在日出前和前半夜形成;北京冷雾平均持续时间比暖雾长;雾最高发生频率在0℃附近,冷雾生成时对相对湿度的要求比暖雾低,平流雾生成时对相对湿度的要求比辐射雾低;北京地区雾顶的高度一般在200米以下;起雾时地面多为静风; 本文对2004年11月30日到12月3日出现的一次连续大雾及微波辐射计探测到的两次大雾过程的宏观物理特征进行了详细分析。发现:有雾生成时,北京高空一般受弱高压脊控制或位于低压槽底,盛行偏西气流,低空和地面位于高压中心外围,辐射雾生成时没有明显的平流输送,平流雾生成时有明显的西南暖湿平流输送,副热带高压北抬西进,它的位置长期维持可造成持续长时间的平流雾天气;逆温层对辐射雾的形成和长时间维持起着重要的作用;但逆温层的存在对平流雾的生成则没有直接的作用,它的作用在于使雾能长时间维持;气压变化平稳使没有强对流发生,逆温层不能被冲破,雾能长时间维持。 本文选取了无水氯化钙和氯化钠两种传统吸湿性物质作为RC/XW的对比物,对它们进行了室内实验研究。其中RC/XW粒子直径主要集中在12μm;将无水氯化钙和氯化钠分别粉碎成10μm,15μm﹑20μm和30μm四个不同的直径。实验结果表明:不同类别的催化剂、同类别不同尺度的催化剂之间,消雾效果都存在较大差异。消雾效果与播撒剂量直接相关。RC/XW适用于消除含水量在0.3gm~(-3)以上的严重影响视程的暖雾,且播撒剂量要大于1gm~(-3)。 【关键词】：人工消雾 北京雾的气候特征 北京雾的宏观特征 消暖雾催化剂RC/XW
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P426.42
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 雾的基础知识10-12
• 1.1.1 雾的定义10
• 1.1.2 雾的分类10-12
• 1.1.3 雾的形成途径12
• 1.2 雾的宏观物理特征12-13
• 1.3 雾的微观物理特征13-16
• 1.4 雾灾的危害16
• 1.5 北京地区开展人工消雾的必要性16-17
• 1.6 人工消雾理论依据17-18
• 1.6.1 人工消雾的基本原理17
• 1.6.2 人工消除暖雾的原理17
• 1.6.3 人工消除冷雾的原理17-18
• 1.7 人工消雾历史回顾18-19
• 1.7.1 国内进展18
• 1.7.2 国外进展18-19
• 1.8 自1999 年以来消雾技术方面的进展19-20
• 1.9 本文的研究目的及内容20-22
• 第二章 北京地区雾的气候特征分析22-29
• 2.1 引言22
• 2.2 年际分布22
• 2.3 月际分布22-24
• 2.3.1 总的雾日月分布22-23
• 2.3.2 冷暖雾在各月的分布情况23-24
• 2.4 雾按能见度分档24
• 2.5 形成时间24-25
• 2.6 雾的持续时间25-26
• 2.6.1 暖雾的持续时间分布25
• 2.6.2 冷雾的持续时间分布25-26
• 2.6.3 各月雾的平均持续时间分布26
• 2.7 雾形成时的温湿度特征26-27
• 2.8 雾的风速风向27-28
• 2.9 雾层的高度分析28
• 2.10 本章结论28-29
• 第三章 北京一次持续四天的大雾宏观物理特征分析29-38
• 3.1 边界层探测资料说明29-30
• 3.1.1 资料来源29
• 3.1.2 系留气球探测系统设备情况29
• 3.1.3 系留气球探测资料说明29
• 3.1.4 探测情况说明29-30
• 3.2 天气背景分析30
• 3.3 11 月30 日大雾的宏观物理特征30-35
• 3.3.1 11 月30 日大雾能见度的变化30-31
• 3.3.2 11 月30 日大雾生成阶段的宏观特征31-32
• 3.3.3 11 月30 日大雾持续阶段的宏观特征32-35
• 3.4 12 月2 日大雾的宏观物理特征35-37
• 3.4.1 12 月2 日大雾能见度的变化35
• 3.4.2 12 月2 日大雾生成阶段的宏观特征35-37
• 3.4.3 12 月2 日大雾持续阶段的宏观特征37
• 3.5 本章结论37-38
• 第四章 2006年秋末冬初北京地区两次大雾的微波辐射计探测资料分析38-44
• 4.1 探测资料说明38
• 4.2 天气实况38
• 4.3 天气背景分析38-39
• 4.4 起雾时的温度场特征39-41
• 4.5 起雾时相对湿度场的特征41-42
• 4.6 雾的液态水的含量42-43
• 4.7 本章结论43-44
• 第五章 一种新型消暖雾催化剂与传统吸湿性催化剂消雾性能的室内对比实验研究44-55
• 5.1 引言44
• 5.2 实验目的44
• 5.3 实验方案44
• 5.4 所用催化剂44-46
• 5.4.1 催化剂尺度44-45
• 5.4.2 催化剂的存放45
• 5.4.3 催化剂的粉碎45-46
• 5.5 实验条件与实验步骤46
• 5.5.1 实验条件和测量仪器46
• 5.5.2 实验步骤46
• 5.6 实验结果及分析46-54
• 5.6.1 空白实验46-47
• 5.6.2 催化实验结果分析47-54
• 5.7 本章结论54-55
• 第六章 利用新型消暖雾催化剂 RC/XW进行消雾的外场试验结果分析55-60
• 6.1 天气背景介绍55
• 6.2 作业情况介绍55-56
• 6.3 消雾催化剂性能的介绍56
• 6.4 消雾试验前后雾的宏观条件变化56-58
• 6.4.1 温度廓线的变化56-57
• 6.4.2 相对湿度廓线的变化57
• 6.4.3 地面能见度的变化57
• 6.4.4 雾顶高度的变化57-58
• 6.5 消雾试验结果分析58-59
• 6.5.1 消雾试验结果58
• 6.5.2 消雾试验失败的原因分析58-59
• 6.6 试验中的不足与可能的改进方法59-60
• 第七章 加热法消暖雾所需能量的计算60-62
• 7.1 引言60
• 7.2 加热法消暖雾60-61
• 7.3 本章结论61-62
• 第八章 结论与讨论62-65
• 8.1 主要结论62-63
• 8.2 讨论63-65
• 8.2.1 催化剂室内实验结论的限制63
• 8.2.2 实施外场播撒催化剂消雾作业应考虑的问题63
• 8.2.3 加热法消暖雾能量的计算63
• 8.2.4 适合北京地区的消雾方法63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 个人简历70

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