大气边界层是地表与自由大气之间物质、能量和动量交换最活跃的区域。大气边界层高度常用于确定边界层湍流混合的深度以及与自由大气的交换程度,对于从地面垂直输送热量、水分和污染物等到自由对流层起着关键作用,在天气预报和气候变化研究中扮演着重要角色。目前,关于青藏高原北部、中部和南部地区的大气边界层高度在不同季节的变化异同特征及其主要影响因素研究还知之甚少。
针对这一科学问题,中科院青藏高原研究所地气作用与气候效应团队马耀明研究员等利用青藏高原季风前期、季风期和季风后期的无线电探空探测数据、涡动相关湍流观测数据和再分析数据资料,系统分析了青藏高原北部、中部和南部地区大气边界层高度的日变化和季节变化特征。研究结果表明:1.青藏高原大气边界层高度的季节变化呈现显著区域差异,高原北部的边界层高度在季风期最高,高原南部的边界层高度在季风后期最高;2.大气边界层高度不仅受地表感热通量的影响,还受到西风环流中心季节性南北向移动的影响;3.西风环流中心对应的位势涡度高值中心通过减弱大气稳定性,有利于边界层的发展。该研究有助于深入理解青藏高原地区的大气边界层结构特征。
上述研究成果近日以“Variation of atmospheric boundary layer height over the northern, central, and southern parts of the Tibetan Plateau during three monsoon seasons”为题,发表在国际知名学术期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》。我所陈学龙研究员和马耀明研究员为共同通讯作者,我所博士毕业生赖悦为第一作者。本研究获得第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0103, 2019QZKK0105)和国家自然科学基金项目(42230610, 41975009)等资助。
文章链接:https://doi.org/10.1029/2022JD038000
图1 敦煌、阿里、珠峰三个无线电探空站点位置和观测环境
图2 三个观测站点的感热通量、潜热通量和大气边界层高度的月平均日变化特征
图3 西风环流中心和位势涡度高值中心分别在青藏高原季风前期、季风期和季风后期所处的位置