安徽阜阳地区边界层高度的长期变化特征及其影响机制OA北大核心CSTPCD

安徽省阜阳市是人口和粮食大市,城镇化进程的加快引起的气候和环境问题急需关注,研究气候变化引起的阜阳市长期边界层结构和气象条件变化特征具有重要意义。我们利用阜阳市常规气象观测数据和阜阳市探空站2010~2019年间的L波段高分辨率探空观测资料以及ERA5再分析资料,采用总体理查森数方法计算了行星边界层高度(PBLH),对比分析了阜阳市PBLH的长期变化特征;并分析了多年月平均、季节和年际尺度的PBLH与10 m风速、近地面气温、相对湿度、大气压等气象影响因子的关系,以及观测和ERA5 PBLH差异的原因。结果表明:阜阳08时(北京时,下同)和20时探空观测的PBLH全年均小于500 m,这是由于太阳辐射在这两个时段比较弱,边界层没有充分发展或正在向夜间稳定边界层过渡。20时的PBLH高于08时的,是由于20时气压低、温度高和相对湿度小共同造成边界层抬升更高,超过风速低造成的降低影响。PBLH有显著的季节变化,夏季>春季>冬季>秋季。ERA5的PBLH与探空观测的季节变化特征大致相同。08时ERA5的PBLH比观测总体偏高23 m,这是由于ERA5风速偏高、温度偏高和气压偏低等原因造成;20时则是ERA5的PBLH总体偏低99 m,其影响因素比较复杂。ERA5与探空观测的PBLH多年月平均相关系数比较高,在08时和20时分别为0.91和0.74,因此可以用ERA5资料在阜阳站点及东南地区进行PBLH长期趋势研究。观测和ERA5年平均PBLH逐年的波动变化一致,探空PBLH是波动中保持平稳,ERA5则是在波动中略微下降(不具有显著性水平小于0.05的统计学意义)。月平均尺度上地表气象因子对PBLH有显著影响,气压和风速的影响都比较大,温度和湿度的影响次之。探空观测的月平均PBLH值与地面气压和相对湿度都呈现显著的负相关关系,而与地表温度和风速都呈显著正相关关系。08时比20时的相关性都更强一些;年平均PBLH值与地面气象要素的关系并不显著,因此虽然气候变化导致地表温度上升相对湿度增加,但年平均PBLH改变并没有呈现一定趋势。加密观测的结果表明,探空观测和ERA5的PBLH都随时间02~20时由低逐渐升高再降低,白天深厚,夜晚浅薄,反应了PBLH的典型日变化特征。