【摘 要】
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北京地区是我国京津冀地区的中心地带,是我国最重要的政治和文化中心,也是我国空气污染最为严重的地区之一。北京地区靠山临海,独特的地理条件形成的局地大气环流过程、边界层结构和气象要素分布对污染物的传输、扩散和积累等过程产生重要的影响。WRF模式是当前应用最为广泛的中尺度气象模式之一,模式中不同的边界层参数化方案模拟的边界层结构和气象要素有所不同。尽管已有不少的研究对边界层参数化方案进行了评估,但是这些
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北京地区是我国京津冀地区的中心地带,是我国最重要的政治和文化中心,也是我国空气污染最为严重的地区之一。北京地区靠山临海,独特的地理条件形成的局地大气环流过程、边界层结构和气象要素分布对污染物的传输、扩散和积累等过程产生重要的影响。WRF模式是当前应用最为广泛的中尺度气象模式之一,模式中不同的边界层参数化方案模拟的边界层结构和气象要素有所不同。尽管已有不少的研究对边界层参数化方案进行了评估,但是这些研究大都局限于某个短时过程或晴好天气条件下,对污染和清洁天的边界层结构和气象要素的模拟异同尚不明确。本文利用WRF数值模式和北京地区的气象观测资料对北京地区污染和清洁天的边界层特征对大气污染的影响及不同的边界层参数化方案对两种条件下的边界层结构的模拟进行了较为系统的研究,发现:（1）近地层气象要素中2 m相对湿度和10 m风速风向对PM2.5浓度的影响大于2m温度。无论污染还是清洁条件,相对湿度较高,风速较小,风向偏南时PM2.5浓度较高;清洁天的边界层平均高度大于污染天;污染天的低层层结稳定度（Low tropospheric stability,LTS）大于清洁天。利用LTS和PM2.5浓度之间的关系通过T-PCA方法定义了8种天气类型,污染天有65%的天数是高压位于北京东南方,主导风向为西南风的天气类型;清洁天的有75%的天数是高压位于北京西方,盛行西北风向的天气类型,表明不同的天气形势对污染的传输和输送也存在一定的影响。（2）ACM2方案对2 m温度、2 m相对湿度和10 m风向的模拟效果均最好;冬季MYJ方案模拟效果最好;夏季污染天ACM2方案对10 m风速的模拟效果最好,清洁天AMC2方案或MYJ方案对10 m风速的模拟效果均较好。边界层方案对气象要素模拟结果的影响大于近地层方案。四种方案对边界层垂直方向的温度模拟效果均较好,对相对湿度和风速风向的模拟效果次之。（3）湍流热量交换系数存在明显的日变化,白天湍流热量交换系数远大于夜间;清洁天的湍流热量交换系数远大于污染天。WRFv3.9版本ACM2方案中更新的湍流垂直交换系数改进了清洁天2 m温度的模拟,对污染天2 m温度的模拟没有显著改善。
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