成都市混合层厚度的计算及方法对比
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续界面以下湍流充分发展的大气层 ， 其高度称为混合 层 厚 度【 １ ＿ ２ Ｊ 。混 合 层 厚 度 的 大 小 和 变 化 特 征 直 接 影 响着 污染物 在 大气 中的 扩散 范 围和 稀 释 速 率 ， 是 反 映 大气边 界 层 污 染 气 象 特 征 的 重 要 参 数［ ３ － ５ Ｊ 。 针 对 混 合层 厚度 的确 定 ， 早在 ２ ０世 纪 ６ ０年代 Ｈｏ ｌ ｚ ｗ ｒ ０ ｒ ｔ ｈ 【 ６ － ８ ］
便 已提 出可 由清晨 的温 度探 空 曲线 和地 面 日极 值 温度 而定 ； Ｎ ｏ ｚ ａ ｋ ｉ ＿ ９ ＿ 则 认 为 可 用 地 面 常 规 气 象 参 数 来 估 算 平 均 混合 层厚 度 ， 从 而 提 出了罗 氏法 ； 在 以上 工作 的基 础上 ， 程水 源 等Ｌ １ ０ ＿ １ １ ｊ 又 提 出联 合 频 率 法 ， 即在 罗 氏法 的基 础之 上 引人风 速 、 大气 稳定 度联 合频 率 。近年 来 ， 学者 们通 过 以上方 法对 中国各 城市 的混 合层厚 度 进行 了系统性研 究 。孟 庆珍 等 【 １ ２ Ｊ 运 用 国标 法 计 算 了重 庆 市近 １ １年 的大气 混合 层厚 度 ， 分析 得 出稳定 度是 混合 层 厚度 的主 要决定 因子 ； 王式功 等 【 １ ３ Ｊ 应 用 干绝 热 法求 得 了兰 州市 １ ９ ８ ８ １ ９ ９ ２年 的最 大混 合层 厚 度 ， 其 结果 具 有单周 期 型 的年变 化特 征 ； 程 水 源等 ｌ １ Ｊ 同 时采 用 干 绝 热法 、 罗 氏法 、 联合 频率 法和 国标 法 ４种方 法来 确定 北 京地 区 的混合 层高 度 ， 对 比分 析得 到 ， 联合 频率 法 的 计 算结 果 比罗 氏法更 具代 表性 。 成都 市地 处 高原 偏 东 的下 坡 区 ， 位 于 龙 门 山 和龙 泉 山之 间 ， 地 势起 伏 大 ， 高差悬殊 ， 静 风 和 常 年 维 持 的 低 空逆 温是 该地 区独 特 的污染 气象 特征 。在此气 候 条
就 日变化而言 ， 国标法 的混合层 厚度在 １ ４ 时最大 、 ０ ２ 时最小 ， 此与联合频率 法 ０ ８时混合层厚度 值最小不 同。３ 种 方法对 比得到 ， 国标法计算 结果偏低 ， 干绝热法和联合频率法计算精度较高 。 关 键 词： 大气物理 学与 大气环境 ； 污染气象 ； 混合层厚度 ； 国标 法； 联合频率法 ； 干绝热法 ； 对 比分析
１ ． ２ 计 算 方法
１ ． ２． １ 国 标 法
方 法选 用 ２ ０ ０ ４ ～２ ０ １ ３年 每 日 ４次定 时 观 测 的风 速 和总 云量 、 低 云量 资 料 。首先 将 观 测 时 刻 的 太 阳高
度 角与 云量 分 级定 量 化 以 确定 太 阳辐 射 等 级 （ 表 １ ） ， 再 据此结 果 及 地 面 风速 值 确定 稳 定 度 等 级 （ 表 ２ ） ， 最 后 根据 公式 计算 混合 层 厚度 ｌ 。 当稳定 度 等级 为 Ａ、 Ｂ、 Ｃ和 Ｄ时 ｌ＝ ａ ｏ １ ０ ／ ｆ 当稳定 度 等级 为 Ｅ和 Ｆ时
摘要： 为揭示近年来成都市混合层 厚度 的变 化特 征 ， 明晰不 同混 合层 厚度计 算方 法之 间 的差 异 ， 利用 成都 市 ２ ０ ０ ４ －２ ０ １ ３年地面常规气象数据及 同期探空数据 ， 应用 国标法 、 联合频 率法 以及 干绝热法 对该地 大气混 合层 厚度 进行计算分 析。结果表明 ： 国标法 和联合 频率法计算得 到的混 合层厚 度年变 化特 征均呈下 降趋势 ， 干绝 热法 变化 趋 势平缓 ； 国标法结果 显示 混合 层厚度在夏季最高 、 冬季最低 ， 联合频 率法和干绝热 法则是春季 最高 、 秋 冬季最低 ；
第３ Ｏ卷第 １ 期 ２ ０ １ ５年 ２月
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Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＨＥ ＮＧ ＤＵ Ｕ ＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ ＴＹ ＯＦ Ｉ ＮＦ ＯＲ ＭＡ ＴＩ ＯＮ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｖ０ １ ． ３ ０ Ｎｏ． １ Ｆｅ ｂ．２ ０１ ５
中 图分 类 号 ： Ｐ ４ ０ ４ 文献标志码 ： Ａ
０ 引 言
在边界 层气 象学 中 ， 混 合层 定 义 为 湍 流 特 征 不 连
气 象观 测 资料及 同期 的探 空 资料 ， 利 用 国标法 、 联 合频 率 法 以及 干绝热 法计 算 该 地 区混 合 层厚 度 ， 系 统 揭示 其 变化 特 征 ， 为 区域 环境 影响 预测 、 大气 总量 控 制等 提 供 可靠 的数据依 据 ； 同时对 比分析 ３种 方法 的差 异 ， 明 晰各方 法 的优缺 点 ， 为 选 择适 当 的方 法 以确 定 混 合 层 厚度 提供 重要 的理论 依据 。
１ 资 料 与 计 算 方 法
１ ． １ 资料 的选 取
收集 了成 都市 温 江 气 象 站 ２ ０ ０ ４ ～２ ０ １ ３年 的 日极 值温 度资 料 和逐 日 ４次 （ 观 测 时 间分 别 为北 京 时 间 ０ ２ 时、 ０ ８时 、 １ ４时 、 ２ ０时 ） 的地 面观 测 资 料 ， 包括风 向、 风 速、 总云量 、 低 云量 、 气温 、 露点 温度 等 ； 以及 ２ ０ ０ ４ ～ ２ ０ １ ３年逐 Ｅ ｔ ２次 （ 探 观 测 时 间分 别 为北 京 时 间 ０ ８ ： ０ ０ 时、 ２ ０ ： ０ ０时 ） ５ ｍ等 间距 的风速 、 温度 探空 资料 。
文章 编 号 ：１ ６ ７ １ — １ ７ ４ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ １ ０ ２ 。 ０ ４
成 都 市 混合 层 厚 度 的计 算 及 方 法对 比
周 燕秋 ， 倪长健 ， 刘培川２
（ １ ． 成都信 息 工程 学 院大 气科 学学 院 ， 四川 成 都 ６ １ ０ ２ ２ ５ ； ２ ． 四川环 境监 测站 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ４ １ ）
