氣溶膠激光雷達和無線電探空觀測邊界層高度的對比分析

摘要：利用北京地區2017年11月至2018年1月連續3個月的激光雷達資料和無線電探空數據,按照清潔天、污染天和多云天3種天氣條件,對大氣邊界層高度的計算方法和結果進行對比分析。結果表明,基于激光雷達消光系數的梯度法、標準差法和小波法都能夠較好地提取邊界層高度。清潔天標準差法計算的邊界層高度高于梯度法和小波法,08:00(當地時間,下同)和20:00由無線電探空得到的清潔天邊界層高度平均值分別為1176 m和1224 m。污染天標準差法的計算結果要低于梯度法和小波法,污染天無線電探空得到的邊界層高度平均值約為956 m,和清潔天相比降低了兩百多米,重污染時最低降低至562 m,逆溫層高度和PM2.5濃度具有明顯的反相關關系。有云時,梯度法和小波法確定的邊界層高度和云高非常接近,標準差法計算的結果略低。總體而言,氣溶膠激光雷達計算的邊界層高度隨著污染等級的提高沒有明顯的降低趨勢,相反在重度污染情況下反而有所增加,這可能是由于污染物的不斷堆積導致的。梯度法確定的邊界層高度易受到污染物傳輸過程的影響,略高于逆溫層高度。另外,激光雷達確定的邊界層高度受到殘留層影響時,也會高于逆溫層。