近年来,大气污染问题日益突出,大气边界层作为与地表交互最为密切的一层,与人类关系最为密切,其对人体健康、交通运输以及环境污染等都具有重要的影响。大气边界层高度(Planetary Boundary Layer Height,PBLH)决定着污染物的扩散程度,同时,也是各类气候模型中的重要参数。激光雷达作为一种先进的主动遥感工具,具有时空分辨率高和全天时探测等优点,而今已成为探测气溶胶、云、大气边界层时空演变特征的有效手段。3D可视型激光雷达(EV-Lidar-CAM)提供了一种观测气溶胶垂直分布和水平污染的有效手段, 以其体积小、可长时间连续无人值守观测等优点, 逐渐被广泛应用于大气边界层高度、气溶胶消光系数廓线、气溶胶光学厚度及云的光学厚度等长时间连续观测及直接输出颗粒物浓度值。本文基于内蒙古呼和浩特市观象台2018年3月至2021年2月晴空的激光雷达数据,运用梯度法与观察法相结合的手段进行PBLH提取,得到呼和浩特地区上空的PBLH信息,对激光雷达探测的PBLH统计特征与无线电气象探空仪探测的PBLH进行结果比较分析,并研究分析了其日际变化及季节变化特征;对温度、湿度等气象条件边界层的影响进行了研究,分析了大气边界层气溶胶消光系数与温度、水汽的关系。
结果表明:1.呼和浩特地区PBLH一般在2.0km左右上下波动,两种手段获取的PBLH具有较好的一致性;2.PBLH季节变化特征表现为天与天之间有一定差别,春夏两季PBLH较高,波动幅度较大,秋冬两季变化较平稳,季节变化特征表现为基本上按春、夏、秋、冬四季的顺序依次降低,每年春季的PBLH与其他季节相比要高,可能与沙尘粒子侵入呼和浩特地区有关;3.在温度影响方面,晴好天气下夜间边界层大气温度的稳定层结导致边界层的结构较为稳定,气溶胶消光系数的垂直分布在夜间变化不大;白天,由于垂直对流剧烈,大气边界层的结构从清晨到夜晚变化较大,气溶胶消光系数垂直分布的变化较为显著;4.在湿度影响方面,水汽和气溶胶都被束缚在由逆温所确定的大气边界层内,在高相对湿度时湿性气溶胶粒子具有更大的消光作用。