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《第27届中国气象学会年会大气物理学与大气环境分会场论文集》 2010年
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我国大气气溶胶与边界层相互作用的研究进展

张勇  
【摘要】:气溶胶和边界层在大气系统中扮演着重要角色,近年来随着人们对它们重要作用的深入认识,气溶胶与边界层的相互作用逐渐成为大气科学研究的一个重要方向。对该领域的研究方法和近20年来国内的相关研究成果做了全面回顾。实际观测和模式模拟两种方法被主要应用于该项研究。我国在该领域的研究也从单一的观测资料分析逐渐转向模式模拟、多种方法综合分析,并取得了一系列的成果。无论是外场观测还是模拟过程,得出的结论基本都是一致的。首先,气溶胶的聚集会引起城市大气边界层产生多种响应。气溶胶可使向下的大气逆辐射通量增加,使城市感热通量增加,郊区感热通量减少。气溶胶还使得地面向大气的辐射通量增加。气溶胶在不同高度浓度的差别,会对边界层温度和风速产生影响。气溶胶对底层大气起保温作用,对高层大气起冷却作用,并使大气低层的稳定度减小,高层大气稳定度增加,同时削弱贴地逆温强度。气溶胶可使城市热岛环流加强,并使水平风速在底层以下减小。城市大气气溶胶粒子浓度对大气扩散能力有反馈作用,即气溶胶粒子浓度增加,则混合层高度降低,大气扩散能力减弱,从而更有利于气溶胶粒子的积累。另外,在大气自净能力较差的地区,某些气象气侯因子对大气污染物的浓度是相当敏感的。其次,边界层内排放源强、源高、气象场等因素会对大气气溶胶的分布产生影响。主要表现在晴空风速较大和有降水的情况下,气溶胶浓度相对较小。垂直方向上,气溶胶浓度随高度增加总的来说是减小。在有逆温出现的时候,逆温层底有气溶胶的明显积聚。白天,气溶胶浓度随高度和时间的变化强烈,中午时垂直扩散最强。夜间,城市边界层对气溶胶的反馈作用使气溶胶浓度在大气下层减少,在大气上层增加。水平方向上,气溶胶浓度分布主要与排放源的具体位置和源强有关,往往工业区和闹市区气溶胶浓度较大。另外,气溶胶浓度和其复折射指数的虚部越大,它与夜间城市边界层的相互作用也越大。这些研究成果可为了解一些地区局地气候的形成、污染物的扩散及城市规划提供参考和帮助。但是气溶胶本身存在很大的时空变化率,而且目前各种气溶胶采样方法和分析手段之间还缺乏可比性,因此,气溶胶和边界层的相互作用还需做进一步的研究。

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