29 / 2021-07-09 10:43:33

气溶胶对辐射的影响评估及其在边界层发展中的作用

边界层,气溶胶,辐射,感热,湍流

污染物在近地面层积累导致了雾霾事件的发生，其对人类健康有很大影响（尤其是在城市地区），而行星边界层过程在雾霾事件中发挥着重要作用。低边界层高度加剧了气溶胶的累积，气溶胶能够散射和/或吸收大气中的太阳辐射和长波辐射，影响大气湍流和边界层的发展。本文利用大气所铁塔140米和280米高度的观测结果，定量评估了气溶胶对辐射的影响，研究气溶胶在边界层发展中的作用。在雾霾日中午，140米高度的向下短波辐射减少了~58 W m^-2，而向下长波辐射增加了33 W m^-2，部分补偿了向下短波辐射的衰减。在夜间，增强的向下长波辐射增加了向下的辐射。结果，到达140m的净辐射在白天减少，夜间增强，日温差减小，大气稳定性增强。进一步分析了两层的辐射差异和边界层高度，证实了气溶胶是雾霾日影响向下短波辐射减弱的主要因素，但其对向下长波辐射的影响仅占了向下长波辐射增强的1/3左右。对气象形势场的进一步研究表明，雾霾日大气环流的变化也影响边界层的发展。从清洁日到雾霾日，对流层中的风从西北方向转变为西南方向，带来了暖气团，行程逆温。暖的对流层增强了向下长波辐射，而逆温增强了大气稳定性，减弱了大气湍流。因此，雾霾日边界层的抑制是高气溶胶和不利的气象条件共同作用的结果。换句话说，仅靠气溶胶的作用不足以解释行星边界层高度的所有影响因素。