《京津冀地區大氣邊界層和大氣環流特徵研究》是依託北京大學，由劉樹華擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：京津冀地區大氣邊界層和大氣環流特徵研究
- 項目負責人：劉樹華
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
京津冀地區已構成了中國北方最重要的城市群落，在國家政治、經濟和國際交流中發揮著重要作用，同時由於京津冀地區所處的地理環境原因，對區域天氣、氣候、環境及其可持續發展的影響已引起了國家和部門的高度重視。因此，本項目將建立城市複雜下墊面參數化方案和城市陸面過程、大氣邊界層和、大氣擴散模式與中尺度氣象模式（WRF V2.2）耦合系統，並套用此系統模擬研究京津冀城市群地區城市化發展對不同季節典型天氣條件下的大氣邊界層結構和大氣環流特徵，山谷風、海陸風和城市熱島環流的強度、尺度及其相互作用的大氣動力學過程，及其對海陸風、山谷風、城市熱島環流、大氣邊界層結構和大氣污染物擴散和大氣環境質量的影響。該研究對提高京津冀地區災害性天氣預報、氣候變化預測、大氣環境污染預報預警及其區域城市規劃和可持續發展都具有重要的科學意義和套用價值，因此有待於進行深入的探討。
結題摘要
近30年來，京津冀地區的城市化和工業化發展十分迅速。目前，該地區已經是我國最重要的政治、經濟和文化中心，在國家經濟發展戰略中占有重要地位。城市化和工業化在給京津冀地區帶來發展紅利的同時，也造成了該地區極其嚴重的空氣污染。 京津冀地區西臨太行山山脈，北靠燕山山脈，東臨渤海；這種複雜的地理環境作用形成的山谷風環流、海陸風環流，對區域水汽輸送、污染物的擴散和大氣環境容量的季節變化具有重要影響。另外，城市熱島的存在，有可能與上述局地大氣環流相互作用，對局地的污染擴散過程產生影響。京津冀地區的大氣污染存在明顯的季節變化，秋、冬季節的污染程度要高於春、夏季節。這種季節變化特徵，可能與京津冀地區邊界層過程的季節變化有關。研究和了解這些局地大氣邊界層過程，對於治理大氣環境、預報災害性天氣過程和實現該地區的可持續發展都具有重要的意義。 為了更好地了解京津冀地區的大氣邊界層過程，本研究開發和構建了一系列適用於京津冀地區的多尺度大氣模式，並對京津冀地區的局地大氣邊界層過程進行了數值模擬研究，探究了邊界層過程對污染物擴散的影響。研究發現： （1）京津冀地區主要受山谷風和海陸風環流的影響。相比于山谷風環流和海陸風環流，京津冀地區的城市熱島環流無論在強度還是尺度上都要小很多，且城市熱島環流的發展經常會受到山谷風和海陸風環流的影響。 （2）不同季節的地表熱力條件和天氣背景強迫對大氣邊界層過程有重要的影響。京津冀地區午後的大氣邊界層高度存在明顯的季節變化，春天＞夏天＞秋天＞冬天。這種大氣邊界層高度的季節變化對邊界層內大氣污染物的濃度具有調節作用。秋季頻現的重污染過程與該季節內的典型大氣邊界層過程有關。秋季，由於大尺度的天氣背景風較弱，京津冀地區的山谷風環流能得到充分的發展。午後，谷風（上坡風）環流在京津冀上空的回流分支（山區吹向平原）會將山區相對較暖的空氣團帶到平原上空，加強了邊界層頂部附近的逆溫，進而抑制了京津冀西部平原地區的邊界層的發展，不利於該地區近地面污染物的垂直擴散。冬季，由於存在不利的熱力條件，京津冀地區的大氣邊界層高度為四季最低，不利於污染物的擴散。而在春季和夏季，近地面動力條件和熱力條件都比較好，有利於邊界層的發展。 （3）在重污染過程中，邊界層記憶體在的大量氣溶膠會改變地表的能量平衡過程和邊界層的熱力結構，進而會對大氣邊界層過程產生影響，並有可能影響近地面氣溶膠的濃度。
