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

1、大氣邊界層是指對(duì)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(jìn)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(dòng)對(duì)氣候的影響，也是通過大氣邊界層過程來實(shí)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(duì)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(jì)對(duì)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(shí)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：
　?。?）對(duì)2014年12個(gè)月白天與夜間邊界層高度分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，夜間邊界層高度12個(gè)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(duì)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(shí)，風(fēng)速大都處于靜風(fēng)狀態(tài)，且以南風(fēng)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(shí)，大氣相對(duì)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(fēng)的清除，此時(shí)，大氣邊界層往往沒有立刻升高，而是有一個(gè)滯后性。
　　APEC期間空氣質(zhì)量狀況良好，風(fēng)速變化較大，有四天風(fēng)速大于4m/s，且以北風(fēng)、西北風(fēng)為主，邊界層最高可達(dá)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(huì)使污染物的濃度降低，形成一個(gè)良性循環(huán)。
　?。?）對(duì)觀測期間PM

5、2.5小時(shí)質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，PM2.5每個(gè)月的小時(shí)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(duì)PM2.5的日均濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，達(dá)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)有81d，頻率為22.2％，達(dá)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)有177d，頻率為48.5%，超標(biāo)天數(shù)188d，頻率為51.5%。
　　（4）小時(shí)平均后的邊界層高度與小時(shí)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(dāng)邊界層高度改變時(shí)，污染物濃度的變化有一個(gè)相對(duì)的滯后性。風(fēng)的影響及 PM2.5變化的滯后性會(huì)嚴(yán)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(shí)段增長，可發(fā)現(xiàn)，隨著平均時(shí)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(shí)平均，月平均的相關(guān)性|r|=0.714。
　　（5）利用A值法估算北京市大氣環(huán)境容量，以PM2.5為基準(zhǔn)