边界层结构和特征参数分析？

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　　边界层结构和特征参数

　　受下垫面影响的几公里以下的大气层称为边界层，大气边界层是对流层中最靠近下垫表面的气层，通过湍流交换，白昼地面获得的太阳辐射能以感热和潜热的形式向上输送，加热上面的空气，夜间地面的辐射冷却同样也逐渐影响到上面的大气，这种热量输送过程造成大气边界层内温度的日变化。另一方面，大型气压场形成的大气运动动量通过湍流切应力的作用源源不断向下传递，经大气边界层到达地面并由于摩擦而部分损耗，相应地造成大气边界层内风的日变化。由于受太阳辐射、地表辐射的热量输送，以及地表的摩擦力等作用，形成边界层内的温度和风速的变化。

　　在陆地高压区，边界层的生消演变具有明显的昼夜变化，晴朗天气条件下大气边界层的生消演变规律见图3-9。在日间，受太阳辐射的作用地面得到加热，混合层逐渐加强，中午时达到最大高度;日落后，由于地表辐射，地面温度低于上覆的空气温度，形成逆温的稳定边界层;次日，又受太阳辐射的作用，混合层重新升起。

　　大气边界层的生消演变规律依赖于地表的热量和动量通量等因素，污染物的传输扩散取决于边界层的特征参数。在《环境影响评价技术导则—大气环境》( HJ 2.2-2008)中推荐的AERMOD和ADMS模型中通过常规气象资料计算出有混合层高度(h)、莫宁一奥布霍夫长度(Monin-Obukhov)[以下简称莫奥长度(Lmo)]等边界层参数，了解这些参数的物理含义，对分析污染物传输扩散很有意义。

　　混合层高度(h):混合层是指对流边界层的高度，也就是在大气边界层处于不稳定层结时的厚度(图3-9)。通常晴朗白天中纬度陆地上的大气边界层基本上都属于不稳定的类型，混合层越高，对流边界层越不稳定，在强不稳定条件下，混合层高度可达到1km以上。混合层的高度决定了垂直方向污染物的扩散能力，通常在小风强不稳定条件下，高烟囱(100m以上)附近1 km左右有污染物高浓度聚集区，随距离增加污染物浓度衰减很快，此现象也说明了在强不稳定条件下，污染物在垂直方向很快扩散到地表。

　　莫奥长度(Lmo)：莫宁与奥布霍夫认为对于定常、水平均匀、无辐射和无相变的近地面层，其运动学和热力学结构仅决定于湍流状况。莫奥长度(Lmo)反映了近地面大气边界层的稳定层结的状况，见图3-10莫奥长度(Lmo)与稳定度和混合层高度的关系。

　　从图中可以看出，当Lmo>0，近地面大气边界层处于稳定状态，Lmo数值越小或混合层高度(h)与Lmo的比值(h/Lmo)越大，越稳定，混合层高度则越低;当Lmo<0，边界层处于不稳定状态，|Lmo|数值越小或|h/Lmo|越大，越不稳定，混合层高度则越高;当 |Lmo|→∞，边界层处于中性状态，|h/Lmo|=0，此种情况下，混合层高度大约有800m。

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