北京地区日最大边界层高度的气候统计特征

使用北京气象站探空观测数据和地面气温观测数据,以干绝热曲线法估算1984-2013年逐日最大边界层高度,同时计算对应的边界层平均风速和通风量。统计分析这3个边界层参量的平均特征,并利用2001-2012年的空气污染指数（API）,探讨大气污染与边界层参量的关系。结果表明：（1）日最大边界层高度的30年月均值以春季和夏初（3-6月）最高,约1600 m;夏季和秋初（7-10月）次之,约1300 m;冬季（11月、12月和1月）最低,约1000-1200 m。（2）夏季,日最大边界层高度不同数值的频率大致为对称分布,峰值处于1000-1600 m范围;秋、冬季,频率分布系统性地向低值一方偏斜,600-800 m的出现频率大大增加;春季边界层高度的变化极大。（3）各季边界层平均风速以夏季为最小。（4）一年中春季通风量最大,秋季次之,冬季较低,夏季最小。（5）秋、冬季,北京中度和重污染个例（API〉200）集中分布于弱风、低边界层和小通风量条件,反映污染物局地累积的作用;春季污染个例半数以上以高风速、高通风量为特征,反映沙尘类外部输入性污染的作用。

乌鲁木齐市日最大边界层高度变化特征分析及其与空气质量的关系

利用2007—2017年乌鲁木齐市L波段探空雷达和地面常规观测数据,以Holzworth干绝热曲线原理,估算该地逐日最大边界层高度,并计算对应的边界层平均风速和通风量等数据。同时,应用2015—2017年空气污染指数(AQI),探讨空气质量与大气边界层参数的关系。结果表明:乌鲁木齐市日最大边界层年均高度为1415 m,总体上呈下降趋势,平均降幅为5. 9 m·a^(-1)。时间序列上,日最大边界层高度分布呈明显周期性。逐月数据呈"抛物线"状,1月平均高度最低(336 m),6月平均高度最高(2400 m)。冬季边界层平均风速最小,为2. 6 m·s^(-1),春季和夏季最大,均为5. 6 m·s^(-1)。一年中,1月平均通风量最小,为977. 0 m^2·s^(-1),5月平均通风量最大,为14835. 9 m^2·s^(-1),4—9月为平均通风量大值期,平均通风量为13282. 3 m^2·s^(-1)。大气污染物在风速弱、边界层高度低和通风量小条件下的累积,易造成中度以上污染。冬季,乌鲁木齐常处于蒙古高压后部或底部,为造成冬季污染严重的重要原因之一。

三种方法确定济南夏季日最大边界层高度的对比研究

基于济南站边界层风廓线雷达(wind profile radar,WPR)观测的大气折射率结构常数(Cn2),采用偏离度法确定夏季白天边界层高度(HBL),分别与基于L波段雷达探空资料的干绝热曲线法、基于地面气象观测资料的国标法确定的HBL进行对比。结果表明:1)三种方法确定的25 d日最大HBL的平均值分别为2500.0 m、2529.1 m、2469.9 m,总体一致;25 d同日期比较,偏离度法与后两者的标准偏差(σ)分别为337.1 m、636.7 m;前两方法结果的相关系数(R)较高为0.668,但两者与国标法的R分别为-0.130、-0.064,证实国标法HBL的均值准确度尚可但实时值准确度低。2)偏离度法确定的日最大HBL出现时间,25 d平均和最多均在15时,逐小时HBL 07—15时呈缓慢增高态势、15—19时则快速降低;但国标法日最大HBL 25 d平均和最多均出现在16时,且HBL在午后13—15时出现坍塌现象,与对流边界层午后峰值规律显著不同。3)前两种方法的HBL与地表温度、气温的相关性均较好,与风速的相关性则较差;而国标法HBL与风速的相关性较好,与地表温度、气温的相关性则较差;偏离度法日最大HBL对最高气温、最高地表温度的平均响应时间分别为1、2 h左右,符合太阳辐射—地表温度—气温—HBL的响应关系和次序,但国标法的日最大HBL未能反映这一响应。4)偏离度法HBL与各污染物的逐小时质量浓度均呈显著负相关,但国标法HBL的相关性较差。5)三种方法综合对比,偏离度法HBL准确度较高,且能给出时空演变;干绝热曲线法HBL准确度较高,但不能给出时空演变;国标法实时HBL准确度低,虽能给出时空演变但午后峰值偏差大。