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华北地区大气边界层结构与PM2.5时空演变的研究

大气边界层，PM2.5，华北平原

    大气边界层是影响污染物垂直扩散的重要因素，为了探究重霾污染期间的大气边界层结构及其影响，2018年和2019年冬季在华北平原分别开展了单站试验和组网式大气边界层立体加强实验，获取了华北地区大气边界层结构和PM_2.5浓度的时空演变和分布特征。结果表明，伴随阵性冷空气导致的下沉增温，形成的持续下压的高架逆温层是污染维持和加剧的重要因素；低空急流促进高空PM_2.5由上往下清除，证实了间歇湍流通量下传，促进污染物自上而下清除的猜想；污染中心与湿度中心一致，也说明了高湿环境有利于重污染形成。华北区域边界层结构具有特殊性：西部近山区受冷泄流、下沉增温影响，大气层结更为稳定；更强的山体摩擦使其小风层更厚，有利于华北平原西部的污染物累积，PM_2.5浓度的空间分布呈西高东低。污染期间，大气边界层平均高度约400 m，白天对流边界层高度与PM_2.5浓度具有负相关关系。物质聚集层厚度与对流边界层高度较为一致。但夜间受残余层影响，物质聚集层显著高于稳定边界层，此时利用物质法判断大气边界层高度应注意其适用性。