基于微波輻射觀測的大氣邊界層結(jié)構(gòu)特征及其對大氣質(zhì)量的影響研究.pdf

1、大氣邊界層是指對流層下部，直接受地面影響的氣層，是地球表面與自由大氣間進行物質(zhì)、能量、熱量和水汽交換必經(jīng)的氣層，全球變化的區(qū)域響應(yīng)以及地表變化和人類活動對氣候的影響，也是通過大氣邊界層過程來實現(xiàn)的。北京市作為中國首都，其環(huán)境的好壞與大氣質(zhì)量的優(yōu)劣都關(guān)系到中國的國際形象，探測北京市大氣邊界層，對北京市大氣環(huán)境的預(yù)測以及大氣環(huán)境總量的控制，都有著至關(guān)重要的意義。本文利用2014年1月到12月MP-3000A微波輻射計對北京市大氣邊界層的探測

2、，使用parcel法得到北京市2014年的大氣邊界層高度；結(jié)合地面氣象數(shù)據(jù)與PM2.5質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，分析二月、十月重霾時段以及APEC期間北京市大氣邊界層變化特征；并分析了邊界層高度與PM2.5質(zhì)量濃度的相關(guān)性；最后，利用A值法估算出北京市PM2.5大氣環(huán)境容量。
　　主要結(jié)論如下：
　　（1）對2014年12個月白天與夜間邊界層高度分別進行統(tǒng)計，夜間邊界層高度12個月變化不大，12月高度最低，平均164m，6月高度最高，平

3、均289m，呈現(xiàn)出兩邊月份低，中間高的趨勢；白天邊界層高度變化較大，前半年呈現(xiàn)逐漸升高趨勢，由1月份的500m升高到6月份的1596m，與月平均溫度變化一致，7月份邊界層高度驟然下降為824m，11、12月份的邊界層高度相對較高，分別為1231m、927m；邊界層高度變化與PM2.5質(zhì)量濃度變化有較好的反相關(guān)關(guān)系。
　?。?）二月、十月重霾發(fā)生時，風速大都處于靜風狀態(tài)，且以南風為主；平均能見度很低，均不超過1.4km；大氣邊界層較

4、低，大氣層結(jié)多處于穩(wěn)定狀態(tài)或假潛不穩(wěn)定狀態(tài)，同時，大氣相對濕度均處于較高水平；灰霾消散最主要因素是來自較大北風的清除，此時，大氣邊界層往往沒有立刻升高，而是有一個滯后性。
　　APEC期間空氣質(zhì)量狀況良好，風速變化較大，有四天風速大于4m/s，且以北風、西北風為主，邊界層最高可達4000m以上，人為措施降低大氣中污染物的濃度，可間接使邊界層升高，邊界層的升高又會使污染物的濃度降低，形成一個良性循環(huán)。
　　（3）對觀測期間PM

5、2.5小時質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，PM2.5每個月的小時濃度分布變化較大，小到2μg/m3，大到671μg/m3，從月平均濃度來看，2014年6月最低，2014年2月最高。對PM2.5的日均濃度進行統(tǒng)計，達一級標準的天數(shù)有81d，頻率為22.2％，達二級標準的天數(shù)有177d，頻率為48.5%，超標天數(shù)188d，頻率為51.5%。
　?。?）小時平均后的邊界層高度與小時PM2.5質(zhì)量濃度相關(guān)性極低，說明PM2.5質(zhì)量濃度的升高與降

6、低是多種因素決定的，不完全或不直接取決于邊界層高度的改變。當邊界層高度改變時，污染物濃度的變化有一個相對的滯后性。風的影響及 PM2.5變化的滯后性會嚴重影響兩者的相關(guān)性，為了減少滯后性的影響，將平均的時段增長，可發(fā)現(xiàn)，隨著平均時段的加長，邊界層高度與PM2.5質(zhì)量濃度的相關(guān)性逐漸增高，月平均的相關(guān)性大于周平均大于日平均大于小時平均，月平均的相關(guān)性|r|=0.714。
　?。?）利用A值法估算北京市大氣環(huán)境容量，以PM2.5為基準