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北京地区边界层低空急流基本特征及形成机制研究

边界层低空急流，季节特征，分型特征，形成机制，WRF模式

      边界层低空急流在物质与能量的交换中发挥着重要作用，与降水、空气污染等问题密切相关，研究边界层低空急流有助于解决相关问题，提高人类生活质量。本文利用2018-2019年长期观测的多普勒激光测风雷达数据分析低空急流的季节变化特征、日变化特征及其与天气系统的配置关系，并对其进行分型。在此基础上运用模式模拟分析不同类型急流的空间演变特征，并从惯性振荡机制、地形作用、影响系统等方面分析其形成机制。主要结论如下：

（1）北京地区边界层低空急流具有显著季节变化特征及日变化特征。北京地区全年急流强度多以弱急流为主，主要集中于5-9m/s左右，其中有42%的急流发生于秋季；急流轴高度表现为单峰状态，春、冬两季急流发生频率与高度呈反比，秋冬两季的急流多发生于低层200-400m峰值内。近89.5%的急流发生于夜间，低空急流的日变化与大气边界层的日变化密切相关。

（2）北京地区边界层低空急流按照其发展特征可分为五种：经典型44.6%，弱风速带型26.7%，间歇型10.4%，下沉型10.4%，抬升型7.6%。急流多发的天气形势可分为六种：高压控制、高压前部、高压后部、高压底部、高压顶部及均压场。

（3）间歇型急流是急流的空间分布随时间变化的体现。2018年8月28日间歇型急流个例主要发生于，925hPa控制系统由高压顶部转变为高压底部及低压后部的共同控制，由于急流空间分布发生变化，不同时刻站点处于急流的不同位置，导致观测到的急流为间歇式发展。在这个背景下，夜间稳定边界层湍流摩擦力减小，惯性振荡机制是急流形成的主要原因。

（4）弱风速带型急流是发生于北京特定地形下的特殊现象，主要发生于02-09时，急流强度6m/s左右，急流轴高度200-300m，主要分布于燕山山脉与太行山脉接壤位置。地形的动力阻挡作用下背景西南风转向为东北风，山脉与平原间的热力差异与东北风相配合，在平原地区形成逆温层，地形强迫与惯性振荡机制共同作用下弱风速带型急流形成。