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混合层顶覆盖逆温变化规律研究 袁仁民1’3 马成胜2 姚克亚 l中国科学技术大学地球与空间科学系 台肥230026 2中国科学院安徽光机所大气光学重点实验室合肥230031 3中国科学院大气物理所LAPC北京100029 摘要 本文利用无线电探空仪获取了合肥市西郊一百多份温度和湿度探空资料，统计分析得到该地区 丈气边界层覆盖逆温(capping inversion)的特点：覆盖逆温底平均高度为1220米、覆盖逆温的平均 厚度为200米、覆盖逆温的温度跃变平均值为0．7℃等。覆盖逆温底的高度具有季节变化趋势，与太阳辐 射有较好的相关。根据边界层高度和感热通量的关系，得到感热通量约占照射到地面的太阳辐射的30％。 关键词 大气边界层混合层覆盖逆温 太阳辐射 为了弄清合肥西郊大气光学实验场地的近地面层湍流结构，需了解大气边界层的特征， 其中很重要的一个方面是大气边界层的高度及其变化规律。大气边界层高度，对于环境监 测、空气污染预报、天气预报(雾、气温等)都是非常重要的。 大气边界层是直接受地面影响的那部分大气层，一般为地面向上2公里的范围。对于 陆地边界层来说，最主要的特征是日变化，其主要结构是：混合层、残留层和稳定边界层 【IJ。白天，太阳辐射加热地面，因热对流的作用，在近地面以上形成位温为常数的混合层， 在混合层项出现覆盖逆温。夜晚，地面因热辐射冷却而在近地面形成稳定层，在稳定层至 覆盖逆温之间为残留层。白天，对流充分发展时，混合层顶也就是覆盖逆温底的位置，可 代表边界层的高度。 一般说来，混合层顶位置的确定，可通过各种平均量(如温度、湿度、风、痕量气体／ 气溶胶浓度等)或脉动量(如通量、方差、湍流动能、R．数，温度结构常数、速度结构常 数等)的廓线测量来确定口l。 边界层的测量通常有直接测量(situmeasurement)，如铁塔、系留气球，探空气球等，和 间接测量(remote measurement)，如各种雷达。本文利用常规的探空气球进行边界层探测， 区边界层高度变化的趋势和特点。 中国科学院安徽光机所大气光学重点实验室科学基金、大气物理所LAP(：开放课题、中国科学技术大学 青年基金资助项目 一307— 2 实验测量 探空气球施放地点位于合肥市西郊董铺水库中间的半岛上(东经11730。，北纬31850)。 董铺水库东西艮约lO公里，南北宽约2公里。水库北侧有一个西北一东南向、宽约700 米长不到3公里的半岛。 探空测量的设备是常规的59型探空仪。其性能见表1和表2。记录电码，转换为温度 湿度和气压，根据压高公式确定气球的高度。 表1探空仪测量范围 I温度(℃) 75’40 l气艇(hPa) 10、1050 l湿度(％) 15’100 表2 探空仪测量灵敏度 温度 0．4、0．52(C／电码) 气压 3．5、47(hPa／电码) 湿度 0．9、2．0(％／电码) 为了便丁分析影响覆盖逆温高度变化的因素，我们同时测量了太阳辐射，还记录了天 气情况，如云状等。 2001年主要集中在夜晚测量。从这128份资料，属于晴天的数据为54份，其余的为多云 或阴天。施放时间的选择有时取决于气溶胶高度分布的测量实验，每月至少两次。 覆盖逆温确定的原则为，紧挨残留层，出现逆温或位温梯度较大，至少温度不随高 度递减的位置，湿度突然变小。图1所示的为一九九九年五月十九日20：52的测量结果。 图中，T为温度，目为位温，E为相对湿度。由图中可以看到，在2270米处，出现了逆温 层，在此高度上相对湿度突然减小。从位温曲线可以看到，在2270米以下位温几乎为常 数。因此我们把2270米作为覆盖逆温的高度，覆盖逆温的厚度为5