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气溶胶辐射效应对边界层结构及夹卷特征影响的观测分析

Observational Analysis of the Influence of Aerosol Radiation Effect on Planetary Boundary Layer Structure and Entrainment Characteristics

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2017年12月22日至2018年1月18日利用无人机携带温、湿和颗粒物浓度探测仪对南京地区灰霾污染条件下大气边界层垂直结构开展加密观测.通过比较不同灰霾污染条件下温度、湿度和PM2.5(直径小于2.5微米的颗粒物)浓度的垂直结构差异,结合地面热通量、2米空气温度、相对湿度、风速、风向及主要大气污染物(如臭氧和PM2.5)浓度,定量评估了气溶胶辐射效应对边界层和夹卷过程的影响.分析表明,灰霾或气溶胶削弱到达地表太阳辐射,减小地表感热通量,延迟边界层发展,增加近地层大气稳定度,降低边界层高度,并加重灰霾污染.灰霾污染物在混合层顶处累积,导致PM2.5浓度最大变化出现在边界层顶部而不是近地层.气溶胶辐射效应对夹卷特征及其特征参数有重要影响.灰霾浓度升高时,夹卷区厚度增加;无量纲化夹卷速度随对流理查逊数的变化不再符合负1次方幂函数关系,与大涡模拟结果一致.本研究进一步指出,为提高重霾污染条件下天气和空气质量数值预报水平,必须考虑气溶胶辐射效应对边界层和夹卷参数化的影响.

陶昕宇、黄建平、谢晓金、王咏薇、包云轩、刘诚、张潇艳、徐家平

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南京信息工程大学气象灾害预报和评估协同创新中心,南京 210044

耶鲁大学—南京信息工程大学大气环境中心,南京 210044

南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室,南京 210044

南京信息工程大学大气物理学院,南京 210044

东华理工大学江西省大气污染成因与控制重点实验室,江西南昌 330013

中国气象局交通气象重点开放实验室,南京 210009

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气溶胶辐射效应 边界层 夹卷 无人机探测

国家重点研究计划国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金青年科学基金江苏省自然科学基金青年科学基金

2017YFC0210102415750094183096541805022BK20181100

2020

10.3878/j.issn.1006-9895.1912.19180

大气科学
中国科学院大气物理研究所

大气科学

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.11
ISSN：1006-9895
年,卷(期)：2020.44(6)
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