Page 226 - 《高原气象》2025年第6期

高 原 气 象 44 卷
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表1 基于位温廓线确定大气边界层高度（h）的方法
i
Table 1 Methods for determine the atmospheric boundary layer height（h）based on potential temperature profiles
i
方法 公式 补充说明
气块法 θ (h i ) = θ 1 θ 1 指近地面第1层， 即地面位温， 其余类推

位温梯度法 dθ | | | | | = 0
dz |
z = h i
Liu-Liang法 ì 对流层 δ s 、 δ u 和 crit 分别取 1. 0 K、 0. 5 K 和 4 K·km ； δ ̇ =
-1
ï ï ï ï ì< -δ s
ï ï ï ï 稳定层 40 K·km ； Δz=10 m
-1
ï ï θ 5 - θ 2í> +δ s
ï ï
ï ï ï ï î 其他 中性层
ï ï
ï ï ì θ (h i ) - θ 1 ≥ δ u
ï ï ï ï ï ï
ï ï 对流/中性层： í dθ | | | | |
í ï ï ï ï dz | ≥ crit
ï ï î z = h i
ï ï
ï ï ì ï ï ∂θ | | | | | - ∂θ | | | | | < -δ ̇
ï ï ï ∂z | ∂z | 或
ï ï 稳定层： í ï ï ï z = h i z = h i - Δz
ï ï ï ï ∂θ | | | ∂θ | | |
ï ï ï ï | | < cirt， | | < crit
ï ï î ï ï ∂z | z = h i + Δz ∂z | z = h i + 2Δz
î
Heffter法 ì Δθ/Δz ≥ 0. 001 K·m -1 ∆θ -1
ï ï ï ï 通过自下而上检索 连续满足≥0. 001 K·m 的位
í θ TOP - θ BASE ≥ 2 K ∆z
ï ï ï ï
î θ (h i ) = θ BASE 温层， 满足该条件的最高一个位温层的顶部位温为
θ ， 底部位温为θ
TOP BASE
表2 基于后向散射廓线确定大气边界层高度（h ）的方法
m
Table 2 Methods for determine the atmospheric boundary layer height（h ）based on backscatter profiles
m
方法 公式 补充说明
drcs
最大负梯度法 drcs | | | | | = min ( ) rcs是后向散射强度， 下同
dz | dz
z = h m
-7
-2
-1
三大负梯度评估法 ì h m ∈ ( z 1 ，z 2 ，z 3 ) z ， z ， z 是后向散射梯度≤-2×10 m ·sr 阈值
ï ï ï 1 2 3
ï ï ï drcs | | | drcs drcs drcs ) 条件下的三个最大负梯度所在高度
í 白天： dz | | | = min ， ，
ï ï ï ï z = h m ( dz 1 dz 2 dz 3
î ï ï 夜间： h m = min ( z 1 ，z 2 ，z 3 )
百分比波动法 rcs (h m + Δz ) - rcs (h m ) ≤ -0. 25
rcs (h m )
2
拐点法 d rcs | | | | | = min ( )
2
d rcs
dz 2 | dz 2
z = h m
Flamant法 ì - -- ----- 2 N 为自由对流层高度层数， h 对应自下而上至
m
ï ï ï ï ï ï 自由对流层( dz - drcs ) 少连续五点后向散射梯度满足<-D 条件的最低
drcs
∑
dz
s
í ï ï ï ïσ D = 3 - 4. 5 km N 点高度
ï ï
ï ï D s = 3σ D
ï ï drcs | | |
ï ï | | < -D s
ï ï î dz | z = h m
最大的高度确定为边界层高度。三大负梯度评估 的最低高度。百分比波动法将边界层高度定义为
法通过检索后向散射梯度≤-2×10 m ·sr 的三个 相邻数据点位的后向散射信号强度变化大于 25%
-7
-1
-2
最大负梯度的高度来确定边界层高度。白天边界 的高度。拐点法将后向散射强度随高度变化的二
层主要由热力驱动， 往往对应最大负梯度所在高 阶导数最小的高度定义为边界层高度。Flamant 法
度； 夜间边界层主要受湍流混合、 辐射冷却等过程 将 所 有 至 少 连 续 五 个 点 后 向 散 射 梯 度 大 于 D s
影响， 一般在 1 km 范围内波动变化， 故对应三者中 （ = 3σ D ， σ D 为自由对流层内后向散射梯度的标准