北京城市大气边界层低层垂直动力和热力特征及其与污染物浓度关系的研究

利用2001年3月19～29日和2003年8月11～25日中国科学院大气物理研究所325m大气边界层观测塔资料，分析研讨了北京城市大气边界层低层的垂直动力结构特征及其与污染物浓度分布的关系．对比分析了北京城市大气边界层低层不同高度的风、温度和湿度梯度资料、大气湍流和大气化学观测系统资料，综合分析获取了无因次速度、温度湍流方差和湍流通量、湍能分布特征及其与污染物浓度空间分布的关系，同时分析了北京地区沙尘天气过程中城市边界层低层垂直结构特征及其污染物浓度的分布与变化特征．分析结果表明，在不稳定层结条件下，47和120m高度上无因次速度湍流方差和温度湍流方差遵循莫宁一奥布克霍夫相似规律，并给出相应的拟合公式．稳定大气边界层可按层结参数z′/L分成二分区，z′/L〈0．1为弱稳定区，此时相似规律可适用，z′／L〉0．1为强稳定区，在此区内无因次速度方差随稳定度增大有增大的趋势，而无因次温度方差则保持不变．白天近地层包含了47和120m，而280m已在近地层之上．对2001年3月北京地区一次沙尘天气过程的城市边界层资料分析发现，320m高度上总悬浮颗粒物浓度最高达到913．3μg／m^3，在边界层内大气颗粒物从上层向低层输送，这与锋面过境时低空急流从上层向下发展过程并伴随的强下沉运动有关．