第八届青年地学论坛

沙尘是自然排放源中最重要的吸收性气溶胶，占全球总气溶胶载荷的一半以上。边界层内高浓度的沙尘颗粒对社会经济产生负面影响，导致能见度下降和生态退化，成为污染管控的重要议题。然而，边界层结构对沙尘辐射效应的响应仍然存在争议，特别是夜间边界层的湍流变化特征尚不清晰。此外，当前研究大多忽略平流过程的调制作用，使得物理机制应用于实际大气污染过程时存在偏差。本研究基于典型沙尘事件设计数值实验，发现沙尘气溶胶引起的短波辐射变化在日间占主导地位，而显著的长波辐射调整发生在夜间。辐射能量的重新分配导致地表热通量在日间和夜间出现相反的变化，使得沙尘气溶胶抑制日间对流边界层的发展，但抬升了夜间边界层高度。由于平流过程的调控作用，边界层高度的显著变化区域与沙尘载荷、辐射通量扰动的高值区并不完全重合。考虑平流加热作用后，日间边界层内的冷却效应减弱了湍涡上升运动，而自由大气中的增温效应削弱了下沉运动，两者通过平流过程降低夹卷通量，最终放大了高层气溶胶的边界层抑制效应。夜间，气溶胶使得近地层大气增温且趋于不稳定，并增加低层风速。温度和风速的协同作用增强了暖平流加热和净加热率，最终放大了低层气溶胶对夜间边界层发展的促进作用。研究结论突出了夹卷参数的准确描述在观测和模拟实验中的重要性。尽管多源监测网络已经积累了较多的观测数据，其中涉及平流活动强度的资料仍然匮乏。因此，迫切需要收集沙尘分布和边界层结构的高时空分辨率数据，为攻关严重污染条件下的综合防控决策提供科学支撑。
 

沙尘气溶胶；大气边界层；气溶胶垂直分布；平流过程