中国气象学会气象青年科技交流会暨2021年青年科学家论坛

沿海大气边界层(ABL)的变化直接反映了海-陆热力相互作用，通过海-陆气温差形成的海风可以重建沿海大气边界层，进而形成热力内边界层(TIBL)，并影响大气污染物的扩散。本研究利用无人机(UAV)观测平台，获取天津沿海气象和颗粒物浓度数据，研究了中国北方沿海地区春夏季海陆气温差与污染物浓度变化的关系。分析结果表明，在考虑海风的情况下，海陆气温差与颗粒物浓度之间存在显著的正相关关系，相对于内陆和城区，这种正相关关系在沿海地区尤为显著。通过在沿海的无人机观测试验发现，各类气象要素的平均垂直廓线在200-300m左右存在一个受海风影响的过渡层。观测发现，在海陆气温差引起的海风影响下，TIBLs形成于白天的大气底层，高度在44-97 m之间。
海陆温差大小同时影响了ABL和TIBL结构，以及PM_2.5浓度扩散。分析表明，在较大的海陆温差下，沿海ABL高度更低，同时，TIBL内的位温垂直梯度更大。在没有海风发生时，沿海大气最底层稳定边界层分别在7月8日17:00和7月21日18:00建立。而在海风影响下，对应时刻大气最底层仍旧维持中性和不稳定。相对来说，海陆温差越大，大气最底层越倾向于不稳定，稳定层建立时间越晚。此外，由于TIBL的建立影响PM_2.5的扩散，进而使得在海陆温差越大的情况下，PM_2.5浓度的垂直梯度越大。同时TIBL还会导致地表PM_2.5扩散，使得其浓度在白天增加持续2小时(在汉沽和塘沽，两个站点分别增加31%和35%)。研究结果建立了海陆气温差与颗粒物扩散的关系，对海岸带空气质量预报具有重要意义。
 

大气边界层，热力内边界层，PM2.5，无人机，海陆热力差异