近年来，为探究区域大气污染成因与控制策略，气溶胶与边界层相互作用机制倍受国内外学者关注。已有研究表明对流层底层的不同散射吸收气溶胶会对边界层发展产生不同的影响，即气溶胶火炉、穹顶、和阳伞效应。然而，残留层与边界层之上传输型气溶胶层气溶胶如何影响边界层发展，定量气溶胶辐射强迫与重污染的反馈机制，仍需更广泛的实验与理论研究。

　　我所LAPC国家重点实验室辛金元研究员、马永敬博士基于城市大气污染边界层物理与化学耦合观测，利用大涡模型系统探讨了残留层与边界层之上不同性质（散射、吸收）气溶胶对边界层的影响机理。研究选取典型静稳天气条件（2018年12月10日，早晨6点温度层结为：近地面稳定边界层0-100米，残留层100-420米和顶盖逆温层>420米），结合微尺度大涡模型DALES，在残留层之上500-1000米、1000-1500米、1500-2000米、2000-2500米和2500-3000米分别设定500米的气溶胶层并进行敏感性实验。结果表明：残留层之上的吸收型气溶胶浓度（图1a），强烈加热顶盖逆温层，增强逆温层的逆温强度，对边界层的发展产生强烈抑制作用，即气溶胶穹顶效应；随着吸收性气溶胶层的上升，气溶胶对边界层的抑制作用减弱，直到超过一个临界高度，气溶胶的抑制作用保持不变，定义为吸收性气溶胶的虚拟穹顶效应（图1b），该临界高度即为吸收性气溶胶的穹顶效应有效高度z；对于散射性气溶胶，在残留层之上均表现为天空阳伞效应（图1c和1d）。气溶胶虚拟穹顶和天空阳伞效应进一步解读了深厚气溶胶层污染场景的边界层发展演变过程。结合前期团队研究揭示的气溶胶穹顶、火炉、地面阳伞效应，系统阐明了不同类型气溶胶位于大气层不同高度时对边界层的影响机制（图2）。

　　该研究得到中科院战略先导专项专题任务（XDA23020301）、内蒙古自治区科技重大专项任务（2020ZD0013）与国家自然科学基金中英人才项目（42061130215; NAF\R1\201354）等联合资助。

图1. 气溶胶与边界层相互作用概念图。（a）残留层h到穹顶效应有效高度z之间的吸收性气溶胶层；（b）穹顶效应有效高度z之上的吸收性气溶胶层；（c）残留层h到穹顶效应有效高度z之间的散射性气溶胶层；（d）穹顶效应有效高度z之上的散射性气溶胶层。

图2.（a）气溶胶火炉、穹顶、虚拟穹顶、地面和天空阳伞效应概念图；（b）①气溶胶火炉效应对应局地生物质燃烧和煤炭燃烧排放情景，②气溶胶穹顶效应对应高架源排放和生物质、煤炭燃烧的传输情景，③气溶胶虚拟穹顶效应对应火山喷发和沙尘暴情景，④气溶胶地面阳伞效应对应局地机动车排放和海洋溅沫情景，⑤气溶胶天空阳伞效应对应高架源排放和机动车排放传输，⑥气溶胶天空阳伞效应对应火山喷发和沙尘暴情景。

　　参考文献：

　　1.Yongjing Ma; Jinyuan Xin*; Zifa Wang; Yongli Tian; Lin Wu; Guiqian Tang; Wenyu Zhang; Jordi Vilà-Guerau de Arellano; Dandan Zhao; Danjie Jia; Yuanzhe Ren; Zhongming Gao; Pengke Shen; Jianhuai Ye; Scot T. Martin; How do aerosols above the residual layer affect the planetary boundary layer height? Science of the Total Environment, 2022, 814: 151953.

　　2.Yongjing Ma; Jianhuai Ye; Jinyuan Xin*; Wenyu Zhang; Jordi Vilà‐Guerau de Arellano; Shigong Wang; Dandan Zhao; Lindong Dai; Yongxiang Ma; Xiaoyan Wu; Xiangao Xia; Guiqian Tang; Yuesi Wang; Pengke Shen; Yali Lei; Scot T. Martin*; The Stove, Dome, and Umbrella Effects of Atmospheric Aerosol on the Development of the Planetary Boundary Layer in Hazy Regions. Geophysical Research Letters, 2020, 47: e2020GL087373.

　　原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721070297