第二届未来大气科学论坛

摘要  复杂下垫面可激发二次环流，从而改变局地边界层热力、动力和物质结构，对区域物质输送和能量交换产生重要影响。本文基于内蒙古西部乌海超级站2022年夏季的高分辨率观测资料，分析复杂地形条件下边界层动力场与热力场结构特征，并重点探讨了低空急流（Low-Level Jet, LLJ）的时空变化及其对污染输送的影响。研究发现2022年7月出现16次LLJ过程，并伴随有明显500 m低空大风、强湍流动能（Turbulent Kinetic Energy, TKE）及逆温特征。结果显示，LLJ主要发生在20:00至次日08:00之间，急流核高度集中于150－550 m，风速集中在9－15 m/s，最大风速可达21.0 m/s。在急流顶部区域，垂直风切变显著增强并伴随TKE升高。逆温层普遍出现在0.1－0.4 km高度范围，并与急流在时间和高度上高度一致。进一步分析典型的LLJ过程发现，人工湖泊乌海湖的热力作用激发湖陆风环流，造成频繁的LLJ过程。LLJ诱发强垂直混合作用造成臭氧夜间二次峰值（浓度>100 μg/m³），加剧臭氧污染。PM₁₀浓度夜间显著升高（个例峰值达134–163 μg/m³），推测与风致扬尘有关。研究揭示了复杂地形区边界层结构演变特征，为复杂下垫面地区大气污染输送与扩散研究提供了重要依据。

关键词：边界层结构；低空急流；复杂下垫面；污染输送；湖陆风环流