气象科学

作者：张哲,师宇,王咏薇,刘磊,胡非

单位：中国科学院 大气物理研究所/大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029;中国科学院大学, 北京 100049,,中国科学院 大气物理研究所/大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029;中国科学院大学, 北京 100049,,南京信息工程大学 大气物理学院, 南京 210044,,中国科学院 大气物理研究所/大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029,,中国科学院 大气物理研究所/大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029;中国科学院大学, 北京 100049,

关键词：边界层高度;风廓线雷达;折射率结构常数

基金：国家重点研发计划（2016YFC0208802；2017YFC0209600）；国家自然科学基金资助项目（41675012）

大气边界层高度对于天气、气候和大气污染研究是一个至关重要的参量。对流边界层（Convective Boundary Layer，CBL）顶部的夹卷过程造成温度和湿度垂直梯度增强，导致这一层的折射率结构常数Cn2变高。Cn2的这种垂直分布特征经常被用来定位出CBL高度Zi。本文利用2010年7-8月天津大港的风廓线雷达数据推断出CBL高度Zi，对于多重Cn2峰值或不明确的Cn2峰值，本文改进了对Zi的测定，分别讨论了Cn2最大后向散射法与Cn2和垂直速度方差（σw2）相结合的新方法的适用性。研究显示：（1） Cn2廓线具有单峰时，最大后向散射强度法能正确估计CBL高度，这种情况往往对应的是晴天。CBL上存在的残留层或云层引起的温湿起伏变化导致Cn2廓线具有双峰甚至多峰时，最大后向散射强度法可能会错误估计CBL高度；（2）Cn2和σw2结合的方法不仅与晴天时Cn2最大后向散射法有较好的一致性，而且可以将CBL造成的Cn2峰值从云层造成的Cn2峰值中区分出来，从而正确估计CBL高度；（3）一般而言，对流边界层中存在有明显的、破碎或者分散不明显的云时，Cn2和σw2结合的方法都能较好地识别出CBL对应的Cn2峰值。但由于边界层中的情况极为复杂，Cn2和σw2结合法也会因不同的原因而错误估计CBL高度。

来源：2019年第3期

《气象科学》期刊编辑部

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