北京和昆明逆溫層特征分析

羅張?jiān)?/p>

(四川省眉山市氣象局，四川 眉山 620010)

0 引言

研究[1-4]表明：空氣質(zhì)量受逆溫層影響，其污染程度與逆溫層有重要聯(lián)系。逆溫的出現(xiàn)表示大氣層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，近地氣層強(qiáng)烈亂流運(yùn)動會受到近地面逆溫的阻礙，而對流層中垂直運(yùn)動的發(fā)展也會受到其上方出現(xiàn)的具有一定高度的逆溫的限制。對流層位于大氣最低層，其中大氣邊界層位于近地1～2km左右，是人類主要的活動空間，也集中了絕大部分大氣污染的排放，而污染物的擴(kuò)散通常受到大氣邊界層內(nèi)的逆溫的影響[5]。對流層中層上界高度大約為6km，底界為摩擦層頂，受地面影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于摩擦層，而它的氣流情況基本可以代表整個(gè)對流層空氣的運(yùn)動狀況。京津冀地區(qū)是我國空氣污染最嚴(yán)重的地區(qū)，與其不同，昆明為高原地區(qū)，但輻射逆溫也很強(qiáng)。

1 資料與方法

本文所用資料是北京站(116.28°E，39.93°N，海拔55.0m，站號54511)及昆明站(102.68°E，25.01°N，海拔1892.0m，站號56778)2006-2015年逐日08時(shí)和20時(shí)(北京時(shí))高空探測資料。主要研究從地面到500hPa左右的逆溫層，按逆溫層的底高將其分為2部分：北京將底高低于1000m的逆溫歸類于大氣邊界層逆溫，昆明站將底高低于2400m的逆溫歸類于大氣邊界層逆溫；底高在1000m(北京)/2400m(昆明)以上，500hPa(約5500m～5900m)以下的逆溫歸類為對流層中低層逆溫[6]。

逆溫次數(shù)、逆溫層厚度和逆溫層強(qiáng)度是表征逆溫特征的參數(shù)，本文對探空數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，對所得參數(shù)的月平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。逆溫層厚度(以△H表示，單位：m)：逆溫層底部與頂部的高度差；逆溫層強(qiáng)度(以I表示，單位：℃/100m)：逆溫層中高度每上升100m，溫度增加的值。

2 逆溫層的特征分析

2.1 北京逆溫層特征

逆溫現(xiàn)象在北京整年都會出現(xiàn)。月變化來看：08、20時(shí)2個(gè)時(shí)次均為秋冬多，夏季少。大氣邊界層逆溫次數(shù)20時(shí)均少于08時(shí)，10月次數(shù)最多達(dá)20次以上，7月最少為10次以下。對流層中低層最大值均在1月，為20次左右，最小值均在6月，為8次左右。08時(shí)大氣邊界層逆溫層厚度均大于20時(shí)，08時(shí)在冬季較薄，春季較厚。對流層中低層逆溫層厚度冬季略厚，夏季略薄，12月最厚約為260m，7、8月最薄約為150m。對流層中低層兩個(gè)時(shí)次逆溫層強(qiáng)度均大于大氣邊界層。大氣邊界層強(qiáng)度為0～1℃/100m，秋冬較強(qiáng)，春夏較弱。對流層中低層強(qiáng)度變化較小，多為1～1.5℃/100m，冬季略弱。年變化來看：北京總逆溫次數(shù)08時(shí)較20時(shí)明顯偏多；逆溫層年平均厚度08時(shí)均大于20時(shí)，對流層中低層大于大氣邊界層，且都呈明顯減少趨勢，而年平均強(qiáng)度變化不大，對流層中低層均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣邊界層，但兩層均表現(xiàn)出增強(qiáng)趨勢。

2.2 昆明逆溫層特征

昆明逆溫全年均會出現(xiàn)。從月變化來看：逆溫次數(shù)具有明顯年變化規(guī)律，在大氣邊界層兩個(gè)時(shí)次在6、7月最少，08時(shí)在1、2月最多約為19次，3～6月迅速減少；20時(shí)在11月最多，約為15次。在對流層中低層，08時(shí)均多于20時(shí)，但相差較小，最大值均在12月達(dá)26次以上，7月最少，均為3次左右。對流層中低層逆溫層厚度較大氣邊界層更厚，且冬季略厚，夏季略薄。大氣邊界層整體變化不大，08、20時(shí)在1月最厚，分別約為140m和95m；夏季最薄約為40m；對流層邊界層約為100～230m。大氣邊界層逆溫層強(qiáng)度較弱，但呈現(xiàn)出明顯年變化，僅冬春季有較明顯逆溫出現(xiàn)。對流層中低層均大于大氣邊界層，無明顯變化形式，最強(qiáng)在7月，達(dá)到2.7℃/100m，6、7月較小，約為0.8℃/100m。

有研究表明[7]：昆明貼地逆溫中輻射冷卻逆溫是主導(dǎo)機(jī)制。且昆明特殊的“壩子”地形，即四周為高山環(huán)繞類似于盆地但有所區(qū)別，對昆明貼地逆溫有重要影響，對壩內(nèi)貼地逆溫起到保護(hù)穩(wěn)定的作用，特別是在保護(hù)輻射逆溫過程方面。在本文中，貼地逆溫包含在大氣邊界層逆溫中，大氣邊界層08時(shí)逆溫次數(shù)、厚度和強(qiáng)度基本大于20時(shí)，其中厚度與壩區(qū)壩墻大概100m的高差相近，可見昆明壩子地形對大氣邊界層逆溫具有保護(hù)作用。

從年變化來看：昆明總逆溫次數(shù)08時(shí)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于20時(shí)，對流層中低層也都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣邊界層，大氣邊界層呈增長趨勢，而對流層中低層則呈減少趨勢；逆溫層年平均厚度呈現(xiàn)明顯減小趨勢，對流層中低層年均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣邊界層，20時(shí)具有明顯的減弱趨勢；對流層中低層年平均強(qiáng)度變化較大，最高約為2.3℃/100m，最低為1.1℃/100m左右，呈明顯減弱趨勢。

3 結(jié)語

2個(gè)地區(qū)逆溫現(xiàn)象具有明顯季節(jié)特點(diǎn)，冬季較嚴(yán)重，次數(shù)較多、厚度較大，強(qiáng)度較強(qiáng)，而在夏季則相反。逆溫次數(shù)、厚度或強(qiáng)度呈現(xiàn)較明顯的日變化特點(diǎn)，08時(shí)大多高于20時(shí)，即早晨逆溫情況較傍晚更為明顯。昆明大氣邊界層逆溫層厚度與壩區(qū)壩墻的高差相近，昆明特殊的“壩子”地形對當(dāng)?shù)氐拇髿膺吔鐚幽鏈鼐哂斜Ｗo(hù)作用。逆溫層的年平均厚度和強(qiáng)度也呈現(xiàn)明顯特點(diǎn)：對流層中低層的逆溫層年平均厚度和強(qiáng)度均強(qiáng)于大氣邊界層，北京逆溫層年平均強(qiáng)度呈明顯減弱趨勢，昆明逆溫層年平均厚度呈明顯的減少趨勢。本文主要針對北京和昆明的逆溫基本特征進(jìn)行了基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)分析和初步探討，對于其成因還需要進(jìn)一步研究和探討。