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2019-10-21 08:00:53馬真常臻馬鵬程劉雪雄
農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2019年5期
馬真 常臻 馬鵬程 劉雪雄
摘要 根據(jù)崆峒?xì)庀笳咎娇召Y料，分析平?jīng)鍪?013—2017年逐日08：00和20：00逆溫分布特征。平?jīng)鍪械涂沾髿鉁囟葘咏Y(jié)全年以弱穩(wěn)定為主，一年四季都有逆溫層，逆溫強(qiáng)度平均為1.4℃/100 m，冬季是逆溫特征最顯著季節(jié)，強(qiáng)度最強(qiáng)，逆溫發(fā)生頻率最高，夏季強(qiáng)度最弱，頻率最低。
關(guān)鍵詞 逆溫;頻率;厚度;強(qiáng)度
中圖分類號(hào)：P423.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2019）05-076-03
DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.05.031
Characteristic Analysis of Low-altitude Atmospheric Inversion Temperature in Pingliang
MA Zhen ?et al（Pingliang Meteorological Bureau，Pingliang，Gansu ?744000）
Abstract Based on the sounding data of Kongtong meteorological station，the characteristics of inversion temperature distribution in Pingliang from 2013 to 2017 were analyzed.The low-altitude atmospheric temperature stratification in Pingliang was mainly weak and stable. There were inversion temperature layers in all seasons. The average of inversion temperature intensity was 1.4 ℃/100 m. Winter was the most significant season with the strongest intensity and the highest frequency of inversion temperature.The intensity was the weakest and the frequency was the lowest in summer.
Key words ??Inversion temperature;Frequency;Thickness;Strength
近地面大氣層是人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)的主要空間，該層大氣污染及氣候變化對(duì)人類生產(chǎn)生活影響很大。在對(duì)流層中，一般情況下大氣溫度隨高度升高而降低，但有時(shí)也會(huì)在等溫層出現(xiàn)氣溫不隨高度變化的特殊情況，或在逆溫層出現(xiàn)隨高度升高反而增高的現(xiàn)象。從熱力學(xué)角度看，無(wú)論是等溫層還是逆溫層都表征大氣層結(jié)是穩(wěn)定的，如果出現(xiàn)在地面附近，則會(huì)嚴(yán)重阻礙空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)，阻止近地面空氣中水汽和污染物向高層擴(kuò)散，使之大量聚集在其層底部，加劇大氣污染程度，影響空氣環(huán)境質(zhì)量，危害人類健康。
為了解平?jīng)龅貐^(qū)氣象條件對(duì)大氣環(huán)境的影響，選取城區(qū)內(nèi)高空氣象探測(cè)站（崆峒站）2013—2017年逐日08：00和20：00常規(guī)高空探測(cè)資料分析，高度為0～1 000 m，高度間隔50 m。將逆溫分為3類：底高低于100 m逆溫定義為貼地逆溫;底高在100～500 m逆溫定義為低懸逆溫;500～1 000 m高度逆溫定義為高懸逆溫。
1 逆溫頻率
2013—2017年探空資料表明逆溫總體出現(xiàn)頻率較高（表1），08：00和20：00出現(xiàn)逆溫頻率分別為88.7%和61.0%;08：00年和季貼地逆溫頻率均為39%以上。從08：00和20：00不同類型逆溫出現(xiàn)頻率看，以貼地逆溫為主，08：00及20：00出現(xiàn)頻率分別為60.1%和48.6%;低懸逆溫08：00及20：00出現(xiàn)頻率分別為56.5%和12.3%;高懸逆溫08：00及20：00出現(xiàn)頻率分別為52.7%和20.4%。從逆溫時(shí)間分布看，一年四季均有逆溫，不同季節(jié)存在差異。春季、夏季、秋季和冬季08：00貼地逆溫出現(xiàn)頻率分別為57.2%、42%、64.8%和76.9%，其中冬季出現(xiàn)頻率最高，夏季出現(xiàn)頻率最低。冬季20：00貼地逆溫出現(xiàn)頻率最高，為68.5%;夏季最少，為28.5%;春季和秋季介于二者之間，頻率分別為35.9%和62%。08：00和20：00低懸逆溫最大頻率分別在夏季和冬季，為62.6%和20.2%，最小頻率分別出現(xiàn)在秋季和春季，出現(xiàn)頻率為51%和5.2%;08：00和20：00高懸逆溫最大頻率分別出現(xiàn)在冬季和秋季，為57.6%和29.7%，最小頻率分別出現(xiàn)在春季和夏季，分別為41.5%和11.1%。平?jīng)鍪心鏈爻霈F(xiàn)頻率日變化明顯，08：00逆溫出現(xiàn)頻率顯著大于20：00。逆溫形成與諸多氣象條件相關(guān)，其中風(fēng)速和云量是2個(gè)最主要的影響因子。平?jīng)鍪性纾?8：00）、晚（20：00）靜風(fēng)較多，對(duì)流作用較弱，阻礙上下層動(dòng)量交換，利于逆溫形成。
2 逆溫厚度
逆溫厚度與污染物擴(kuò)散關(guān)系密切，逆溫底高的高度越低，頂高的高度越高，逆溫厚度就越大，越不利于污染物擴(kuò)散。對(duì)2013—2017年不同類型逆溫平均厚度的分析表明（表2、3），各類逆溫年平均厚度120.3 m，逆溫厚度最大值80 m，出現(xiàn)在2015年1月22日。08：00低懸逆溫厚度最大，其次為貼地逆溫，高懸逆溫厚度最小;20：00高懸逆溫厚度最大，其次為低懸逆溫，貼地逆溫厚度最小。08：00貼地逆溫厚度介于116.3～174.2 m之間，冬季最大，夏季最小;20：00貼地逆溫厚度介于53.3～73.2 m之間，秋季最大，春季最小。08：00低懸逆溫厚度介于176.2～206.3 m之間，冬季最大，夏季最小;20：00低懸逆溫厚度介于72.9～101.7 m之間，夏季最大，春季最小;08：00高懸逆溫厚度介于101.2～137.1 m之間，冬季最大，夏季最小;20：00高懸逆溫厚度介于86.3～134.2 m之間，冬季最大，夏季最小。平?jīng)鍪心鏈睾穸热兆兓c其他地區(qū)基本一致，08：00逆溫厚度顯著大于20：00。從傍晚開始，隨地面輻射冷卻不斷加劇，逆溫逐漸得到發(fā)展而不斷增厚，到次日日出前厚度達(dá)到最大，因此08：00逆溫厚度比20：00大。逆溫厚度與風(fēng)速有密切聯(lián)系，由于平?jīng)鍪薪孛婺昶骄L(fēng)速較小，有利于逆溫發(fā)展。
3 逆溫強(qiáng)度
逆溫強(qiáng)度是指每上升100 m氣溫增加的值，是表征大氣層結(jié)穩(wěn)定度的一個(gè)重要指標(biāo)。從全年對(duì)比看，2013—2017年平?jīng)鍪?8：00和20：00貼地逆溫強(qiáng)度最強(qiáng)（表4），分別為1.3℃/100 m和1.5℃/100 m。08：00和20：00貼地逆溫平均強(qiáng)度最大值均出現(xiàn)在冬季，達(dá)1.6℃/100 m以上;夏季逆溫強(qiáng)度最小，08：00和20：00分別為0.9℃/100 m、0.7℃/100 m。低懸逆溫和高懸逆溫平均強(qiáng)度隨季節(jié)變化較小。08：00逆溫強(qiáng)度平均值大于20：00逆溫強(qiáng)度。進(jìn)一步將貼地逆溫、低懸逆溫和高懸逆溫分別按強(qiáng)度分類，將>2.0℃/100 m逆溫定義為強(qiáng)逆溫，>1.0℃/100 m、≤2.0℃/100 m逆溫定義為中逆溫，≤1.0℃/100 m逆溫定義為輕逆溫。由表4可知，2013—2017年平?jīng)鍪心鏈匾暂p逆溫為主，中逆溫次之，高逆溫出現(xiàn)頻率為零。
4 逆溫生消過程
根據(jù)逆溫形成過程，可將逆溫分為輻射逆溫、平流逆溫、下沉逆溫、鋒面逆溫及湍流逆溫等，其中輻射逆溫最常見，變化也極復(fù)雜。輻射逆溫易受太陽(yáng)輻射和地氣熱量交換影響，其中太陽(yáng)輻射強(qiáng)度日變化是輻射逆溫形成的關(guān)鍵因素。平?jīng)鍪休椛淠鏈剌^多，尤其是春季和夏季，輻射逆溫生消過程受日出日落變化影響較大。白天，太陽(yáng)輻射使地面和大氣增溫，到傍晚開始減弱，地面也開始不斷向大氣發(fā)射長(zhǎng)波輻射，由于近地面降溫較快，上層大氣降溫較慢，使上層大氣氣溫高，下層大氣氣溫低，形成逆溫;隨后逆溫厚度逐漸增大，強(qiáng)度增強(qiáng)，持續(xù)至次日日出前厚度達(dá)到最大，強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，之后隨太陽(yáng)輻射增強(qiáng)，逆溫逐漸消失。因此逆溫通常從傍晚開始形成，到次日日出前達(dá)到最強(qiáng)，并隨太陽(yáng)輻射增強(qiáng)而逐漸消失。
5 ?結(jié)論
（1）平?jīng)鍪心鏈乜傮w出現(xiàn)頻率較高，年度和各季貼地逆溫出現(xiàn)頻率均為39%以上，08：00和20：00以貼地逆溫為主。
（2）不同類型逆溫出現(xiàn)頻率、厚度和強(qiáng)度存在季節(jié)差異，貼地逆溫冬季出現(xiàn)頻率最高且厚度最大，其他各季差異不顯著，冬季逆溫最強(qiáng)，夏季逆溫最弱。
（3）逆溫日變化顯著，08：00逆溫出現(xiàn)頻率、厚度和強(qiáng)度普遍大于20：00逆溫。
（4）貼地逆溫強(qiáng)度最強(qiáng)，分別為1.3℃/100 m和1.5℃/100 m。貼地逆溫平均強(qiáng)度最大值均出現(xiàn)在冬季，達(dá)1.6℃/100 m以上;夏季逆溫強(qiáng)度最小，08：00和20：00分別0.9℃/100 m、0.7℃/100 m;08：00逆溫強(qiáng)于20：00，秋冬季強(qiáng)于春夏季;低懸逆溫和高懸逆溫平均強(qiáng)度隨季節(jié)變化較小;逆溫以輕逆溫為主，中逆溫次之，高逆溫出現(xiàn)頻率為零。
（5）輻射逆溫較多，尤其是春季和夏季，輻射逆溫生消過程受日出日落變化影響較大，并隨太陽(yáng)輻射增強(qiáng)而逐漸消失。
參考文獻(xiàn)
[1] 周甘霖.蘭州市空氣污染特征及其與氣象條件關(guān)系研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2012.
[2] 馬敏勁，郭世奇，王式功.近11年蘭州空氣污染特征及其邊界層結(jié)構(gòu)影響的分析[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，48（6）：69-73.
[3] 姜大膀，王式功，郎咸梅，等.蘭州市區(qū)低空大氣溫度層結(jié)特征及其與空氣污染的關(guān)系[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（4）：133-138.
[4] 鄒玉玲，劉朝暉，馬亞維，等.青島低空逆溫層特征分析[J].山東氣象，2007，27（1）：28-29.
[5] 姚作新，呂鳴，賀曉東.2008/2009烏魯木齊近地空間逆溫層特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2011，5（3）：29-32.
[6] 劉增強(qiáng)，鄭玉萍，李景林，等.烏魯木齊市低空大氣逆溫特征分析[J].干旱區(qū)地理，2007，30（3）：351-356.
責(zé)任編輯：李楊
作者簡(jiǎn)介 ??馬真（1990-），男，回族，甘肅靈臺(tái)人，助理工程師，從事氣象防雷工作。
收稿日期 ??2019-06-28
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馬真 常臻 馬鵬程 劉雪雄
摘要 根據(jù)崆峒?xì)庀笳咎娇召Y料，分析平?jīng)鍪?013—2017年逐日08：00和20：00逆溫分布特征。平?jīng)鍪械涂沾髿鉁囟葘咏Y(jié)全年以弱穩(wěn)定為主，一年四季都有逆溫層，逆溫強(qiáng)度平均為1.4℃/100 m，冬季是逆溫特征最顯著季節(jié)，強(qiáng)度最強(qiáng)，逆溫發(fā)生頻率最高，夏季強(qiáng)度最弱，頻率最低。
關(guān)鍵詞 逆溫;頻率;厚度;強(qiáng)度
中圖分類號(hào)：P423.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2019）05-076-03
DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.05.031
Characteristic Analysis of Low-altitude Atmospheric Inversion Temperature in Pingliang
MA Zhen ?et al（Pingliang Meteorological Bureau，Pingliang，Gansu ?744000）
Abstract Based on the sounding data of Kongtong meteorological station，the characteristics of inversion temperature distribution in Pingliang from 2013 to 2017 were analyzed.The low-altitude atmospheric temperature stratification in Pingliang was mainly weak and stable. There were inversion temperature layers in all seasons. The average of inversion temperature intensity was 1.4 ℃/100 m. Winter was the most significant season with the strongest intensity and the highest frequency of inversion temperature.The intensity was the weakest and the frequency was the lowest in summer.
Key words ??Inversion temperature;Frequency;Thickness;Strength
近地面大氣層是人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)的主要空間，該層大氣污染及氣候變化對(duì)人類生產(chǎn)生活影響很大。在對(duì)流層中，一般情況下大氣溫度隨高度升高而降低，但有時(shí)也會(huì)在等溫層出現(xiàn)氣溫不隨高度變化的特殊情況，或在逆溫層出現(xiàn)隨高度升高反而增高的現(xiàn)象。從熱力學(xué)角度看，無(wú)論是等溫層還是逆溫層都表征大氣層結(jié)是穩(wěn)定的，如果出現(xiàn)在地面附近，則會(huì)嚴(yán)重阻礙空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)，阻止近地面空氣中水汽和污染物向高層擴(kuò)散，使之大量聚集在其層底部，加劇大氣污染程度，影響空氣環(huán)境質(zhì)量，危害人類健康。
為了解平?jīng)龅貐^(qū)氣象條件對(duì)大氣環(huán)境的影響，選取城區(qū)內(nèi)高空氣象探測(cè)站（崆峒站）2013—2017年逐日08：00和20：00常規(guī)高空探測(cè)資料分析，高度為0～1 000 m，高度間隔50 m。將逆溫分為3類：底高低于100 m逆溫定義為貼地逆溫;底高在100～500 m逆溫定義為低懸逆溫;500～1 000 m高度逆溫定義為高懸逆溫。
1 逆溫頻率
2013—2017年探空資料表明逆溫總體出現(xiàn)頻率較高（表1），08：00和20：00出現(xiàn)逆溫頻率分別為88.7%和61.0%;08：00年和季貼地逆溫頻率均為39%以上。從08：00和20：00不同類型逆溫出現(xiàn)頻率看，以貼地逆溫為主，08：00及20：00出現(xiàn)頻率分別為60.1%和48.6%;低懸逆溫08：00及20：00出現(xiàn)頻率分別為56.5%和12.3%;高懸逆溫08：00及20：00出現(xiàn)頻率分別為52.7%和20.4%。從逆溫時(shí)間分布看，一年四季均有逆溫，不同季節(jié)存在差異。春季、夏季、秋季和冬季08：00貼地逆溫出現(xiàn)頻率分別為57.2%、42%、64.8%和76.9%，其中冬季出現(xiàn)頻率最高，夏季出現(xiàn)頻率最低。冬季20：00貼地逆溫出現(xiàn)頻率最高，為68.5%;夏季最少，為28.5%;春季和秋季介于二者之間，頻率分別為35.9%和62%。08：00和20：00低懸逆溫最大頻率分別在夏季和冬季，為62.6%和20.2%，最小頻率分別出現(xiàn)在秋季和春季，出現(xiàn)頻率為51%和5.2%;08：00和20：00高懸逆溫最大頻率分別出現(xiàn)在冬季和秋季，為57.6%和29.7%，最小頻率分別出現(xiàn)在春季和夏季，分別為41.5%和11.1%。平?jīng)鍪心鏈爻霈F(xiàn)頻率日變化明顯，08：00逆溫出現(xiàn)頻率顯著大于20：00。逆溫形成與諸多氣象條件相關(guān)，其中風(fēng)速和云量是2個(gè)最主要的影響因子。平?jīng)鍪性纾?8：00）、晚（20：00）靜風(fēng)較多，對(duì)流作用較弱，阻礙上下層動(dòng)量交換，利于逆溫形成。
2 逆溫厚度
逆溫厚度與污染物擴(kuò)散關(guān)系密切，逆溫底高的高度越低，頂高的高度越高，逆溫厚度就越大，越不利于污染物擴(kuò)散。對(duì)2013—2017年不同類型逆溫平均厚度的分析表明（表2、3），各類逆溫年平均厚度120.3 m，逆溫厚度最大值80 m，出現(xiàn)在2015年1月22日。08：00低懸逆溫厚度最大，其次為貼地逆溫，高懸逆溫厚度最小;20：00高懸逆溫厚度最大，其次為低懸逆溫，貼地逆溫厚度最小。08：00貼地逆溫厚度介于116.3～174.2 m之間，冬季最大，夏季最小;20：00貼地逆溫厚度介于53.3～73.2 m之間，秋季最大，春季最小。08：00低懸逆溫厚度介于176.2～206.3 m之間，冬季最大，夏季最小;20：00低懸逆溫厚度介于72.9～101.7 m之間，夏季最大，春季最小;08：00高懸逆溫厚度介于101.2～137.1 m之間，冬季最大，夏季最小;20：00高懸逆溫厚度介于86.3～134.2 m之間，冬季最大，夏季最小。平?jīng)鍪心鏈睾穸热兆兓c其他地區(qū)基本一致，08：00逆溫厚度顯著大于20：00。從傍晚開始，隨地面輻射冷卻不斷加劇，逆溫逐漸得到發(fā)展而不斷增厚，到次日日出前厚度達(dá)到最大，因此08：00逆溫厚度比20：00大。逆溫厚度與風(fēng)速有密切聯(lián)系，由于平?jīng)鍪薪孛婺昶骄L(fēng)速較小，有利于逆溫發(fā)展。
3 逆溫強(qiáng)度
逆溫強(qiáng)度是指每上升100 m氣溫增加的值，是表征大氣層結(jié)穩(wěn)定度的一個(gè)重要指標(biāo)。從全年對(duì)比看，2013—2017年平?jīng)鍪?8：00和20：00貼地逆溫強(qiáng)度最強(qiáng)（表4），分別為1.3℃/100 m和1.5℃/100 m。08：00和20：00貼地逆溫平均強(qiáng)度最大值均出現(xiàn)在冬季，達(dá)1.6℃/100 m以上;夏季逆溫強(qiáng)度最小，08：00和20：00分別為0.9℃/100 m、0.7℃/100 m。低懸逆溫和高懸逆溫平均強(qiáng)度隨季節(jié)變化較小。08：00逆溫強(qiáng)度平均值大于20：00逆溫強(qiáng)度。進(jìn)一步將貼地逆溫、低懸逆溫和高懸逆溫分別按強(qiáng)度分類，將>2.0℃/100 m逆溫定義為強(qiáng)逆溫，>1.0℃/100 m、≤2.0℃/100 m逆溫定義為中逆溫，≤1.0℃/100 m逆溫定義為輕逆溫。由表4可知，2013—2017年平?jīng)鍪心鏈匾暂p逆溫為主，中逆溫次之，高逆溫出現(xiàn)頻率為零。
4 逆溫生消過程
根據(jù)逆溫形成過程，可將逆溫分為輻射逆溫、平流逆溫、下沉逆溫、鋒面逆溫及湍流逆溫等，其中輻射逆溫最常見，變化也極復(fù)雜。輻射逆溫易受太陽(yáng)輻射和地氣熱量交換影響，其中太陽(yáng)輻射強(qiáng)度日變化是輻射逆溫形成的關(guān)鍵因素。平?jīng)鍪休椛淠鏈剌^多，尤其是春季和夏季，輻射逆溫生消過程受日出日落變化影響較大。白天，太陽(yáng)輻射使地面和大氣增溫，到傍晚開始減弱，地面也開始不斷向大氣發(fā)射長(zhǎng)波輻射，由于近地面降溫較快，上層大氣降溫較慢，使上層大氣氣溫高，下層大氣氣溫低，形成逆溫;隨后逆溫厚度逐漸增大，強(qiáng)度增強(qiáng)，持續(xù)至次日日出前厚度達(dá)到最大，強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，之后隨太陽(yáng)輻射增強(qiáng)，逆溫逐漸消失。因此逆溫通常從傍晚開始形成，到次日日出前達(dá)到最強(qiáng)，并隨太陽(yáng)輻射增強(qiáng)而逐漸消失。
5 ?結(jié)論
（1）平?jīng)鍪心鏈乜傮w出現(xiàn)頻率較高，年度和各季貼地逆溫出現(xiàn)頻率均為39%以上，08：00和20：00以貼地逆溫為主。
（2）不同類型逆溫出現(xiàn)頻率、厚度和強(qiáng)度存在季節(jié)差異，貼地逆溫冬季出現(xiàn)頻率最高且厚度最大，其他各季差異不顯著，冬季逆溫最強(qiáng)，夏季逆溫最弱。
（3）逆溫日變化顯著，08：00逆溫出現(xiàn)頻率、厚度和強(qiáng)度普遍大于20：00逆溫。
（4）貼地逆溫強(qiáng)度最強(qiáng)，分別為1.3℃/100 m和1.5℃/100 m。貼地逆溫平均強(qiáng)度最大值均出現(xiàn)在冬季，達(dá)1.6℃/100 m以上;夏季逆溫強(qiáng)度最小，08：00和20：00分別0.9℃/100 m、0.7℃/100 m;08：00逆溫強(qiáng)于20：00，秋冬季強(qiáng)于春夏季;低懸逆溫和高懸逆溫平均強(qiáng)度隨季節(jié)變化較小;逆溫以輕逆溫為主，中逆溫次之，高逆溫出現(xiàn)頻率為零。
（5）輻射逆溫較多，尤其是春季和夏季，輻射逆溫生消過程受日出日落變化影響較大，并隨太陽(yáng)輻射增強(qiáng)而逐漸消失。
參考文獻(xiàn)
[1] 周甘霖.蘭州市空氣污染特征及其與氣象條件關(guān)系研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2012.
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責(zé)任編輯：李楊
作者簡(jiǎn)介 ??馬真（1990-），男，回族，甘肅靈臺(tái)人，助理工程師，從事氣象防雷工作。
收稿日期 ??2019-06-28
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