《表2 污染过程期间垂直逆温统计》

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《2016年冬季北京地区一次重污染天气过程边界层特征》

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22日2:00左右，随着强冷空气侵入，地面至3000m高空均为一致偏北风，最大风速核位于约1500m高度，风速达18～20m/s，大气水平与垂直扩散条件快速好转，地面PM2.5浓度迅速降低，污染天气结束.近地面逆温层阻碍了大气垂直对流运动，不利于污染物的扩散，易出现重污染天气.此次污染过程期间，近地层均有明显逆温结构（表2）.16日8:00逆温层顶约为500m，最大逆温差4℃，850h Pa温度为-2℃，16日20:00，逆温层顶上升至850m左右，最大逆温差5℃，850h Pa温度为2℃，850hPa明显升温，表示北京上空有暖气团，大气层结稳定度增大，16日午后，受偏南气流输送及本地稳定大气层结影响，污染物浓度迅速增大，17日8:00 850hPa温度1℃，逆温顶高度800m左右，最大逆温差5℃，热力结构变化不大，17日20:00，逆温顶高度虽然仍在800m高度左右，但300m以下逆温层被破坏，逆温层仅出现在300～800m高空，且逆温层最高温度也由8:00的5℃降至20:00的2℃，说明近地面层确有冷空气侵入，因此300m以下逆温层被破坏，扩散条件好转，造成17日夜间至18日凌晨时段近地层污染浓度明显降低，而在300m以上高空仍残留部分高浓度污染物.持续静稳条件下，污染物浓度在波动中逐渐上升.19日夜间至20日是污染逐渐上升至此次污染过程浓度最高时段，19日夜间低层温度达到此次过程最高8℃，850h Pa温度从19日08:00开始就呈现持续升温趋势，20日08时，上升2℃，20日上午08:00逆温最大温差达9℃，为此次污染过程最大逆温温差.此次污染过程中，除了16日早晨8:00最大逆温差小于20:00的最大逆温差，其余几天早晨8:00最大逆温差均大于晚上20:00的最大逆温差，说明逆温在夜间是逐渐增强的时段，白天由于太阳辐射，逆温强度会有所减弱.本文将消光系数梯度最大值所处高度定义为大气边界层高度[27-28].污染期间，边界层前期维持在500～700m左右高度，接近2013年12月污染过程中京津冀边界层高度的观测值（618m）[29]，19日午后，边界层高度呈明显下降趋势，最高处仅为400m左右，这或许由于污染物与边界层的双向反馈有关，随着近地面污染物浓度持续增加，地表接收到太阳短波辐射减小，因此地表降温比高空更为明显，从而导致逆温增强，同时伴随湿度的持续增加，近地层大气静稳程度增加，湍流活动更弱，导致边界层高度也更低.