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基于激光雷达研究相似天气背景下石家庄大气边界层结构

气溶胶激光雷达，测风激光雷达，对比观测，边界层结构

      大气边界层是影响污染传输、扩散、沉降的重要因素。石家庄西依太行山，东部是平原，这种半山半平原的地理特征形成其自身的边界层结构特征。为掌握相似天气背景下石家庄典型区域大气边界层结构特征，2019年3月至6月以山前鹿泉区固定点气溶胶激光雷达（型号 GBQ L-01）、测风激光雷达（GBQ L-05型）为参照点，以移动观测车（承载与固定点同型号雷达）为对比点，在石家庄市东南部栾城区、东部藁城区、北部新乐市气象局分别开展了对比观测，基于气溶胶激光雷达反演消光系数，采用梯度法反演了边界层高度，并对比分析了山前地区与平原风场变化特征，以了解不同区域边界层变化，为大气污染气象服务提供帮助。结果表明：（1）空气质量为良的天气背景下，鹿泉与栾城边界层高度基本一致，对比观测期间平均边界层高度分别为1.77km、1.79km；在轻度污染天气背景下，鹿泉与栾城平均边界层高度分别为0.961km和0.959km，两者无明显差异,说明鹿泉与栾城边界层高度具有相似性；（2）鹿泉与东部藁城区在空气质量为良的天气背景下，大部分时间两地边界层高度趋势总体一致，平均边界层高度分别1.09km、0.89km，藁城稍低于鹿泉，但在轻到中度污染天气下，鹿泉边界层高度明显高于藁城，平均边界层高度分别为1.16km、0.54km,表明东部藁城污染扩散气象条件较西部鹿泉偏差；（3）鹿泉与北部新乐相比，无论是空气质量为良，还是污染天气背景下，两地边界层高度差异明显，新乐边界层高度较鹿泉偏低约1倍左右，这种差异可能与两站地理位置明显相关，在垂直探测站网布局中应重点考虑。（4）激光测风雷达对比监测表明，鹿泉低空风场受山体影响明显，近地面风向具有山谷风的日变化特征，观测期间在无明显天气系统影响下，0-6时为西至西北风，栾城、藁城、新乐则与气压场背景风总体一致；风速方面，受山体阻挡，鹿泉200-1000m风速相比栾城、藁城、新乐明显偏小。本次观测试验分析为石家庄大气垂直探测站网布局建设提供了一定的参考。