Page 223 - 《高原气象》2025年第5期

5 期 姜 平等：夏季午后重庆大气边界层垂直结构分析 1341
表1 L波段探空雷达主要技术参数
Table 1 Main technical parameters of L-band sounding radar
技术参数 描述
雷达型号 GFE（L）1型二次侧风雷达
-1
-1
当风速≤10. 0 m‧s 时， 风向误差≤5. 0°； 当风速>10. 0 m‧s 时， 风向误差≤2. 5°。
测量精度
-1
-1
-1
当风速≤10. 0 m‧s 时， 风速误差≤1. 0 m‧s ； 当风速>10. 0 m‧s 时， 风速相对误差≤10%
探测高度 最低探测高度： 近地面0 m； 最高探测高度： ≥5. 5 km
气球升速 400 m‧min -1
测风原理 属Lagrangian测量， 在不同时间对不同高度和地点进行探测
气象要素数据。2016年夏季， 除了每日 08:00（北京 等要素廓线来确定边界层高度。由于重庆主城区
时， 下同）和20:00的常规观测以外， 还在每日13:00 地 形 比 较 复 杂 ， 局 地 环 流 比 较 明 显 ， 如 姜 平 等
进行了加密观测。观测过程完全符合中国气象局 （2019）指出在复杂下垫面的热力作用影响下， 重庆
《常规高空气象探测规范》（中国气象局， 2010）， 观 存在明显的山谷风环流， 因此不大适合使用风速廓
测资料的质量也按照中国气象局《无线电探空资料 线来确定边界层高度。特别是本文关注的时间段
质量控制》（中国气象局， 2011）进行控制。本文使 是夏季午后， 相较而言， 地表的热力作用对于边界
用 2016年 6 -8月每日 13:00的探空资料作为午后边 层的发展变化更加突出， 其位温廓线的特征也更加
界层特征分析的基础资料。为便于后续分析， 温度 明显， 使用位温廓线来确定边界层高度相对比较可

资料通过位温公式转化成位温。 行。按照张鑫等（2006）的方法， 针对具有典型特征
为了探究不同天气条件下边界层垂直结构特 的对流边界层和稳定边界层， 分别使用混合层上的
征， 本文对 2016 年 6 -8 月逐日的天气状况进行分 逆温层底部高度和贴地逆位温层顶部高度作为对
类。分类标准主要参考重庆市气象台在实际天气 应边界层的高度。
预报业务中对不同天空状况的定义并做适当调整
确定， 具体如下： 首先提取沙坪坝国家级气象站 3 不同天气条件下的大气边界层特征
13:00 前后 1 h 即 12:00 -14:00 的逐时降水资料， 若
按照天气类别划分标准， 重庆夏季午后的天气
该时段内出现降水， 则将当日午后天气类别划分为
条件分为“晴” “多云” “阴”和“雨”四个类别。在
“雨”； 若该时段内未出现降水， 则再根据当日14:00
2016 年 6 -8 月 3 个月中， 出现“晴” “多云” “阴”和
观测的总云量成数将午后天气状况划分为 “阴”、
“雨”的日数分别为 22、 29、 26和 15天， 分别占夏季
“多云”和“晴”三个类别。午后天气条件类别划分
天数的23. 9%、 31. 5%、 28. 3%和16. 3%。
标准如表2。
3. 1 晴朗条件下大气边界层特征
边界层高度是刻画边界层特征的重要指标之
图 2 给出了重庆夏季午后天气条件为“晴”时，
一。目前， 使用探空资料确定边界层高度的方法以
不同日期大气边界层位温的垂直分布。从图 2中可
廓线法为主（张鑫等， 2006）， 即可采用位温、 风速
以看到， 大气边界层表现为典型的对流边界层
表2 重庆夏季午后天气条件类别划分标准
（CBL）结构。此时， 天空总云量为 0~3 成， 地面受
Table 2 Classification criterion of weather conditions
强烈的太阳辐射加热， 近地面大气的位温随高度增
in Chongqing on summer afternoon
加递减， 即在近地面存在超绝热递减层。该层位温
标准
递减率最大达到28. 0 ℃‧km （8月18日）， 其厚度最
-1
12:00-14:00累计 14:00总云量 天气类别
高达到 250 m（8 月 23 日）， 该厚度与西北干旱区夏
降水量P/mm C/成
季 午 后 的 超 绝 热 递 减 层 厚 度 相 当（杜 一 博 等 ，
P=0. 0 0≤C≤3 晴
2018）。该层之上， 是位温随高度基本保持不变的
P=0. 0 4≤C≤7 多云
P=0. 0 8≤C≤10 阴 混合层（ML）。混合层厚度在夏季不同月份有些许
P≥0. 1 - 雨 差异， 平均能达到 1. 5 km， 特别是在 8 月中、 下旬
-表示无数据（-indicates no data available） 的连晴时段， 午后对流边界层的混合层高度可达