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1、南京信息工程大学 硕士学位论文 沪宁高速公路大雾特征及其预报研究 姓名：吴和红 申请学位级别：硕士 专业：应用气象学 指导教师：缪启龙 20100501 捅要 大雾对交通运输及人民群众日常生活带来了严重影响，尤其是高速公路不断增加大雾 引发的交通事故呈明显上升趋势，引起了人们的广泛关注。本文利用沪宁高速公路每分钟 气象资料，对沪宁高速公路能见度小于5 0 0 m 的大雾进行了分析研究，结果表明： ( 1 ) 沪宁高速大雾地区分布特征总体为西段多，东段少；一年中1 2 月出现雾的频率最 多，1 月次之，1 0 月到次年3 月雾时占全年的7 6 ；一天中早晨6 、7 点雾频率最高，午后 最低。小波
2、分析发现沪宁高速公路大雾年振荡、半年振荡、季周期振荡、准双周振荡和天 气尺度振荡都很显著，逐月的A P I 指数与各月雾时趋势一致，说明空气中丰富的凝结核对 该地区大雾的形成有一定的促进作用。 ( 2 ) 相对湿度大于9 0 ，温度在O 5 之间，风速小于2 m S 1 时容易发生浓雾。有超 过5 0 的大雾发展成浓雾，大雾持续时间以平流雾最长，辐射雾最短。6 7 6 的大雾出现“象 鼻”前兆，这与地理环境特征有关。大雾发生时，平流雾的风速较大，锋面雾较小，辐射 雾介于两者之间，而结束时锋面雾风速的增加最大，风速均以偏东风和偏西风为主，锋面 雾发生时有部分为偏南风。锋面雾形成时对相对湿度要求不
3、高，且其变化以渐变为主，而 平流雾形成时湿度以突变为主。 ( 3 ) 沪宁高速公路出现大雾时，普查分析发现环流形势以均压为主，海平面气压等值 线分布较稀疏，以平直气流为主，具体可以分为高压前部均压型，低压前部均压型，入海 高压后部型，高压前部低压、低压倒槽型等四种类型，其中高压前部均压型主要发生在冬 半年：L a m b J e n k i n s o n 分型发现有8 1 1 9 的雾发生时是平直气流，N W 型出现频率最高， N W 、N 型主要出现在冬半年，与普查分析一致；同时发现冬半年大雾主要发生在大陆高 压的前部，盛行西北和偏北风，夏半年多偏南气流。 ( 4 ) 运用支持向量机( S
4、 V M ) 和粒子群算法( P S O ) 建立沪宁高速公路大雾预报模型，预报 时效为l 小时，预报的T s 评分达到0 5 0 7 ，且发现预报模型对核函数的选择具有一定的依 赖性，柯西核与径向基核函数实验的回报效果最好，检验样本结果以径向基核函数评分最 高，并且由于其漏报率最低较适用于公路能见度的预报；运用粒子群算法寻优参数能够很 快收敛，达到一个较优值，与穷举法相比，大大提高了计算效率，因此运用S V M 和P S O 方法预报浓雾等低能见度天气，具有一定的推广能力。 关键字：沪宁高速公路，浓雾，辐射雾，平流雾，支持向量机 I A b s t r a c t D e n s ef o
5、gb r o u g h tas e r i o u si m p a c to nt r a n s p o r ta n dp e o p l e Sd a i l yl i f e ，w h i c hw a sa r o u s e d p e o p l e Sw i d ec o n c e r n U s i n gt h ea u t o m a t i cw e a t h e rs t a t i o nd a t at h r o u g hM a y2 0 0 6t oJ u n e2 0 0 9 ， t h i sa r t i c l eh a s a m p l
6、yr e s e a r c h e d t h e d e n s ef o gw i t h v i s i b i l i t y l e s st h a n5 0 0 mo n S h a n g h a i - N a n j i n ge x p r e s sw a y , d r a w nt h ef o l l o w i n gm a i nc o n c l u s i o n s ： ( 1 ) T h e r ee x i s t sr e g i o n a ld i f f e r e n c e ，s e a s o n a ld i f f e r e n
7、 c ea n dd a i l yv a r i a t i o nf o rv i s i b i l i t yo n S h a n g h a i - N a n j i n ge x p r e s s w a y B yw a v e l e tt r a n s f o r ma n a l y s i s ，i ti sf o u n dt h a tt h ed e n s ef o go n S h a n g h a i - N a n j i n ge x p r e s s w a yv a r i e sm o s ts i g n i f i c a n t l
8、 ya ty e a r , h a l f - y e a r , a n n u a l ，b i w e e k l ya n d s y n o p t i cs c a l e s T h et r e n do fm o n t h l yf o gh o u r s i si n l i n ew i t hA P I ，w h i c hm e a n st h e c o n d e n s a t i o nn u c l e u si nt h ea i r p o r tp r o m o t et h ef o r m a t i o no fd e n s ef o
9、 gi nt h i sa r e a ( 2 ) I t Se a s yt of o r mf o gw h e nt h eh u m i d i t yi so v e r9 0 ，t h et e m p e r a t u r ei sb e t w e e n0a n d 2 5 C 6 7 6 d e n s ef o g sh a v es u d d e nd e c r e a s ei nv i s i b i l i t yl i k et r u n k sb e f o r el o n g - t i m el o w v i s i b i l i t y D
10、 i f f e r e n tt y p eo ff o g sf o r m e dw i t hd i f f e r e n tw i n ds p e e d ，w i n dd i r e c t i o n , h u m i d i t ya n d t e m p e r a t u r e ( 3 ) B a s e do nt h es u r f a c ec i r c u l a t i o n , t h ec o r r e s p o n d i n gp a t t e mo fS h a n g h a i - N a n j i n g e x p r
11、e s s w a yf o ga r e ai sb a s e do nu n i f o r mt y p ew h i c hi sw i t ht h ef o l l o w i n gi n c l u d e T h e r ea r e u n i f o r mi nt h ef r o n to fh i 【g hp r e s s u r e ，u n i f o r mi nt h ef r o n to fl o wp r e s s u r e ，i nt h eb a c ko fh i g h p r e s s u r em o v i n gt ot h
12、es e a , l o wp r e s s u r ei nf r o n to fh i g hp r e s s u r e ，t r o u g ho f l o w p r e s s u r e ，w h i c h i st h es a m ea sd i s t i n g u i s h i n gc i r c u l a t i o nt y p e sw i t hL a m b J e n k i n s o nw a y I s o p i e s t i co fs e al e v e l p r e s s u r ei sv e r ys p a r s
13、 ea n ds t r a i g h tb ym a i n ，a n d81 19 f o gf o r m e dw i t hs t r a i g h ta i rf l o w A n d w eh o l dt h eo p i n i o nt h a tt h er e s u l to ft w ok i n do fd i s t i n g u i s h i n gm e t h o di sa St h es a m e ( 4 ) An o v e lf o r e c a S tm e t h o db a s e do nS V Ma n dP S OW a
14、 Sp r e s e n t e d T h el i m i t a t i o ni s f o r e c a S tf o ra l lh o u r , a n dT si s0 5 0 7 T h eS V Mm o d e lo fl o wv i s i b i l i t yo nS h a n g h a i N a n j i n g e x p r e s s w a yd e p e n d so nt h ek e r n e lf u n c t i o nt y p et os o m ee x t e n t T h ee x p e r i m e n t
15、s h o w st h a tt h e T sw i t hr a d i a lb a S i sf u n c t i o ni st h eh i g h e s t ，a n dr a d i a lb a s i sf u n c t i o ni sf i tf o re x p r e s s w a yf o ri t s l o wp r o b a b i l i t yo fm i s s i n g C o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a le x h a u s t i v em e t h o d ，P O
16、Sa l g o r i t h m s i g n i f i c a n t l y a c c e l e r a t e st h ec o n v e r g e n c eo f s e a r c h i n gp a r a m e t e r s a n da r c h i v e s h i g h e r c o m p u t a t i o ne f f i c i e n c y U s i n gS V Ma n dP S Ot of o r e c a s td e n s ef o gh a sc e r t a i na p p l i c a t i o na n d d i s s e m i n a t i o nv a l u e K e y W o r d sS h a n g h a i - N a n j i n ge x p r e s s w a y , d e n s ef o g ，r a d i a t i o nf o
