气溶胶辐射效应对城市边界层影响的数值模拟研究

近年来, 伴随污染和城市化进程的加剧, 气溶胶辐射效应对城市边界层的影响日益显著. 文章以北京地区一次冬季污染过程为例, 采用中尺度数值预报模式, 在优化辐射方案中气溶胶垂直廓线的基础上验证了模式的有效性, 分析了气溶胶对辐射和边界层的影响过程, 最后通过敏感性试验探究了气溶胶、城市化和气象要素间的相互关系. 结果表明: (1) 优化后的模式可以较好地模拟北京地区温度场、湿度场、风场的分布特征. (2) 气溶胶在大气中通过削减到达地面的入射短波辐射使地表温度降低, 通过对辐射的吸收或后向散射作用, 使高层温度升高, 温度场的变化使层结稳定性增强, 从而减少近地层的能量输送, 使边界层高度下降. (3) 随着气溶胶光学厚度的增加, 乡村地区最易变为稳定层结, 郊区较易变为稳定层结, 城区最难变为稳定层结, 且气溶胶辐射效应、城市下垫面以及二者的共同作用是影响城市边界层气象要素变化的主要原因.