image: 太行山对华北平原大气边界层气象条件具有调整作用。热力结构方面(图b)，华北平原西部近山区受冷泄流和气流下沉增温影响明显，地面温度较低，高架逆温层较强，大气层结更稳定，污染物垂直扩散条件较差。动力结构方面(图c)，山体阻塞效应摩擦损耗动能，引起气流分流，使华北平原西部近山区的小静风气层更厚, 不利于污染物的水平输送。因此，西部近山区PM2.5浓度较高(图a)。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
《中国科学：地球科学》杂志近期发表了华北平原霾污染天气大气边界层空间结构综合观测COATS实验研究成果。该实验丰富了对霾污染期间边界层物理机制和边界层空间结构的认识。
2016~2020年, 北京大学联合中国气象科学研究院和中国科学院大气物理研究所在华北平原开展了霾污染天气大气边界层空间结构综合观测COATS实验。该实验空间构成“点-线-面”的实验布局，全面获取了冬夏季边界层气象和环境要素剖面及细颗粒物湍流输送资料。
COATS实验揭示了持续性重霾天气的典型热力结构和低空急流的清除机理；评估了不同季节边界层过程对污染物传输扩散的定量贡献；解析了边界层高度与地面污染物浓度关系的湍流输送本质，定义了“物质聚集层”并阐明了物质法确定边界层高度的适用性；研发了PM2.5浓度湍流通量测量系统，丰富了对地-气间细颗粒物湍流输送的认识。
COATS实验尤其在边界层空间结构异质性及其对污染物空间分布的影响方面取得了新发现，获取了华北平原霾污染天气的边界层三维结构图像，阐明了太行山对边界层空间结构的调整是华北平原霾污染非均匀分布的重要原因, 指出山地诱发的垂直环流可以促进高架污染层的形成, 强调了大气内边界效应对污染物水平扩散具有约束作用。
研究详情请见原文：
李倩惠, 张宏昇, 张小曳, 蔡旭晖, 靳茜芃, 张璐, 宋宇, 康凌, 胡非, 朱彤. 2023. 华北平原霾污染天气大气边界层空间结构综合观测——COATS 实验. 中国科学: 地球科学, 53(5): 928–947
Journal
Science China Earth Sciences