大气能见度能反映出当地的大气环境质量,低能见度天会对人们的生产活动和生活造成影响。近年来,随着经济的快速发展,机动车保有量迅速增长,空气污染日益严重,能见度下降成为重要的大气环境问题。南京的低能见度天出现频率增大,已经成为我国霾天气高发城市之一。因此,开展南京市大气能见度特征分析及其数值模拟研究具有重要的理论意义和实用价值。本文利用观测资料分析了南京市大气能见度的特征及其主要影响因子,通过采样分析实验研究了细颗粒物化学组分与能见度的关系,建立了本地化能见度计算方案,并用区域空气质量模式WRF-Chem模拟了南京地区的一个低能见度个例。主要研究结果如下。首先,通过分析2011-2013年的观测资料了解了南京市大气能见度的时空特征及其影响因子。研究表明,2011-2013年城区能见度均值为10.14km,郊区为9.64km,南京城区能见度较好于郊区。南京能见度有明显的日变化和季节变化特征,早晨7点最低,下午15-16点最高;夏季最高,春秋季次之,冬季最低。利用累计百分率法得到,2011-2013年郊区平均能见度中值分别为12.3km、11.1km、11.5km,而城区分别为11.5km、13.0km、13.5km。相对湿度、气温、风速与海平面气压与大气能见度的相关系数分别为-0.66、0.21、0.17、-0.01。能见度与大气中的细颗粒物负相关性最显著。SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3与能见度的相关系数分别为-0.03、-0.31、-0.33、-0.50、0.22。细颗粒物与相对湿度是影响能见度的重要因子。相对湿度越大,颗粒物浓度越高,能见度越低。其次,利用颗粒物及其化学组分采样结果与同步能见度数据,研究了南京大气颗粒物质量浓度特征,并进一步分析了细颗粒物化学组分及其与大气能见度的关系。结果发现,采样期间细颗粒物PM2.1平均质量浓度在2013年1月(秋季)最高,为117.2μg/m3,在2013年7月(夏季)最低,为3 1.6μg/m3;相应地,平均能见度最低在冬季(5.2km),最高在夏季(18.5km)。PM2.1/PM10在冬季最高(0.68),春季最低(0.30),说明冬季以细颗粒物为主,而冬季能见度最差,可见细颗粒物与能见度的减弱有密切关系。PM2.1中水溶性离子质量浓度平均为30.6μg/m3,占总质量浓度的42%,总碳TC质量浓度平均为17.6μg/m3,占24%,其余物质平均为24.7μg/m3,占34%。水溶性离子中SO42-质量浓度最高,占PM2.1质量的16.6%,其次为NO3-、NH4+,分别占6.5%、5.7%。OC和EC的质量浓度分别为15.4μg/m3、3.2μg/m3。细颗粒物化学组分中与能见度的负相关性最显著的是NO3-、SO42-、NH4+、TC,相关系数分别为-0.80、-0.53、-0.71、-0.69。在不同季节,不同相对湿度条件下,将大气能见度与化学组分进行拟合,建立能见度计算方案。最后,分析了发生在南京及周边地区的一个典型低能见度天气个例的特征,利用区域空气质量模式WRF-Chem,基于本地化能见度计算方案,开展了数值模拟。结果表明,2013年1月南京大气能见度低值区处于中部,高值区位于西部的浦口区。南京7个站点中月平均最低值(2.95km)位于江宁区,最高值(4.02km)的是位于浦口区。日变化特征是晨间低,午后高。对能见度影响最大的化学组分是NO3-。IMPROVE方案模拟的能见度空间分布特征与本地化方案相似,低值区在南京中部。与观测资料相比,本地化方案的能见度模拟结果偏低,7个站点的绝对误差在-3.28～-0.90km;IMPROVE的偏高,绝对误差在0.50～4.92km。而IMPROVE的归一化平均偏差较大,在8%～99%,而本地化方案在-50%～-18%。本地化计算方案对低能见度(≤5km)的模拟准确率达58%～77%,而IMPROVE方案的在32%～54%,可见本地化能见度计算方案对低能见度的模拟效果较好,能在一定程度上反映能见度的时间变化特征,有利于能见度预报的改进。