Page 225 - 《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 1343
2. 1 km（8 月 18 日）， 该高度较张峥子等（2020）提出
的最大混合层高度高出近 300 m。混合层之上， 是

位温随高度增加而递增的逆温层， 即夹卷层（EL）。
除了 6 月 23 日、 8 月 10 日等少部分日期的夹卷层与
其上部的自由大气（FA）不能严格区分以外， 大部
分日期均存在明显的夹卷层。在不同日期， 夹卷层
的厚度存在差异， 平均厚度约为 400 m。夹卷层内
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的 位 温 递 增 率 平 均 为 8. 0 ℃ ‧ km ， 最 高 达 到
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15. 0 ℃‧km （7 月 29 日）。由于夹卷层底部高度决
定了对流边界层的高度上限， 因此天气条件为“晴”
时， 夏季午后重庆山地大气边界层的高度能达到
1. 5 km 以上， 最高可达到 2. 1 km（表 3）， 该量级与
大部分文献中提到的盛夏白天对流边界层的典型
高度相当（吴雯璐等， 2024）。夹卷层之上， 为位温
随高度增加而递增的自由大气。相对于夹卷层， 自 图 3 2016 年 8 月 18 日大气边界层位温（黑色实线，
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单位： ℃）、 比湿（黑色虚线， 单位： g‧kg ）和风场
由大气位温递增率相对较小， 在2. 0~5. 0 ℃‧km 。
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（黑色风向杆， 单位： m‧s ； 短线代表5 m‧s ）廓线
表3 不同天气条件下大气边界层高度 标志“CBL” “EL”和“FA”分别表示大气边界层的对流边界层、
Table 3 The height of atmospheric boundary layer 夹卷层和自由大气， 灰色横线为大气边界层不同层次的分界线
under different weather conditions Fig. 3 The profiles of potential temperature （black solid line，
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unit： ℃）， specific humidity （black dashed line， unit： g‧kg ）
天气类别 平均高度/km 最大高度/km
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and winds （black barbs， unit： m‧s ； half barb denotes 5 m‧s ）
晴 1. 5 2. 1
on August 18， 2016. The symbols ‘CBL’ ‘EL’ and ‘FA’
多云 1. 0 1. 8
represent the convective boundary layer， entrainment zone
阴 0. 6 1. 2
and free atmosphere， respectively， and the horizontal
雨 - - grey lines depict the boundaries of different layers
-表示无数据（-indicates no data available）
庆低风速甚至静风的特点与刘建西等（1999）的研
进一步对不同日期的大气边界层湿度和风等 究较为一致， 这与重庆所处的地理环境和环流背景
其他要素的廓线进行分析。以 8 月 18 日（图 3）为 密切相关， 而且这种较小的风垂直切变特征非常有
例， 边界层高度之下比湿与位温的变化较为一致， 利于混合层的垂直混合， 从而使对流边界层伸展到
即在超绝热递减层以内， 比湿由地面向上递减， 混 一个较高的高度。
合层以内比湿基本维持在 13. 0 g‧kg 。进入夹卷 另外， 从 8 月 17 日开始， 重庆出现了持续 9 天
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层， 比湿迅速递减， 到达自由大气以后， 比湿降到 的高温过程。沙坪坝气象站在 13:00 的平均气温为
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了2. 1 g‧kg 。综合其他日期的比湿变化， 在混合层 39. 2 ℃， 最高达到 41. 0 ℃。高温过程持续时间
以内， 由于强烈的垂直混合作用， 比湿在不同高度 内， 午后大气边界层表现为典型的对流边界层结构，
均匀混合， 在部分日期的混合层中高层， 甚至出现 混合层高度普遍在 1. 2 km 以上， 最高达到 2. 0 km。
逆湿现象（如 7 月 24 日）； 再往上到夹卷层， 自由大 在混合层强烈的垂直混合作用下， 边界层内维持比
气中湿度较低的空气被夹卷进入边界层上部， 因此 较高的湿度水平， 平均可到 15 g‧kg 。整个边界层
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比湿明显减少。相对而言， 晴朗条件下的大气边界 风速较低， 小于 5 m‧s ， 且风向维持在偏东风， 垂
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层内的风速和风向的变化较为简单， 大部分日期近 直切变小。此时， 由于地表的强烈加热， 对流边界
地面风速较小， 基本都低于 5. 0 m‧s ， 部分日期（如 层发展旺盛， 将地表热量传递给大气， 同时由于强
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8 月 24 日）甚至完全处于静风状态， 风向在不同日 烈的混合作用， 整个边界层表现为高热高湿特点，
期有些许差异； 垂直方向上， 风速和风向在边界层 加之边界层风速较小， 温度平流作用较弱， 使局地
内基本保持不变。在夏季午后晴朗天气条件下， 重 热量难以在水平方向上扩散。可见， 边界层结构特