上海早晨边界层的稳定度特征及其对PM2.5峰值浓度的影响

PM_2.5的峰值浓度一般出现在早晨,这是早晨高排放和低边界层共同作用的结果.早晨的边界层结构对PM_2.5峰值浓度及演变具有重要影响,但准确反演早晨较低的边界层高度存在很大困难.基于此,本文以上海为例,采用8：00的L波段气象探空数据,利用高分辨率的垂直风温资料计算总体理查逊数（Rf）来判定早晨边界层的稳定度.研究发现,上海早晨边界层的稳定度具有明显的季节差异,其中,11月、12月和1月基本为稳定边界层结构（SBL）,5—8月为对流边界层结构（CBL）.通过分析风温廓线发现,上海冬季早晨SBL存在明显逆温,高度约为100~200 m,平均逆温强度为2.4℃/100 m;而夏季早晨的CBL可发展至400~500 m.早晨PM_2.5峰值浓度随Rf的升高明显上升,SBL条件下的PM_2.5峰值浓度较CBL条件下偏高约20 μg·m^-3.2013—2017年上海早晨边界层的稳定度在春季和冬季呈波动上升的趋势,其中,2016和2017年的上升幅度尤其明显.2016、2017年春季的SBL频数较2013—2015年同期分别偏多12.5%、17.0%,冬季分别偏多10.8%、9.0%,而2016、2017年春季的PM_2.5浓度却分别下降11.00%、23.00%,冬季分别下降27.94%和34.38%,表明近几年上海早晨的PM_2.5排放强度明显下降.