不同来源气溶胶成分组成与垂直分布对城市边界层发展产生着复杂的反馈作用，研究不同天气条件下气溶胶与边界层的相互作用，可为区域大气污染气象成因分析与防控策略的制定提供科学指导。

　　我所LAPC国家重点实验室辛金元研究员、马永敬博士等合作者基于北京城市大气污染边界层理化结构多年观测，利用高分辨率边界层大涡模型，系统分析了不同来源气溶胶对北京城市边界层的反馈过程。聚类分析2016-2019年秋冬季节气团轨迹，北京地区主要受三类气团控制：Type-1西西伯利亚平原气团、Type-2中西伯利亚高原气团和Type-3蒙古高原气团。三类气团控制下局地气溶胶理化特性、垂直分布和大气边界层结构差异显著。在Type-1和Type-2气团控制下，气溶胶光学厚度分别为0.28±0.26和0.15±0.08，其中80%集中在1500m以下；同时，两类气团控制下大气热力层结不稳定，大气扩散能力较好。Type-3气团控制下气溶胶光学厚度和单次散射反照率分别为0.75±0.54和0.91±0.05，表明含有大量散射性气溶胶且污染程度严重；在该类气团控制下，大气更为稳定，大气扩散能力较差，80%的气溶胶分布在1150米高度范围内。利用不同气团的大气热力层结与气溶胶约束驱动大涡模式，模拟发现不同源区气溶胶均对边界层产生抑制作用。边界层高度从清洁条件的1120m（Type-1）、1160m（Type-2）、820m（Type-3）分别下降到污染情景的980m、1100m和600m。研究发现，残留层之下吸收性气溶胶的“火炉效应”对边界层的促进作用较弱，很大程度上被残留层之上吸收性气溶胶“穹顶效应”和整层散射性气溶胶的“阳伞效应”所抑制。而在未来减排情景下，城市地区的气溶胶-边界层相互作用仍存在很大的不确定性。

　　该研究得到国家重点研发计划 (2022YFF0802501)、中科院战略先导专项专题（XDA23020301）和中国博士后基金（2021M700140; 2022TQ0332）等项目联合资助。

图1. 上图代表不同来源轨迹聚类。（a）-（c）为三种轨迹控制下归一化气溶胶系数廓线。（d）代表三种气团控制下20%、40%、60%、80%气溶胶层所在高度。

图2. 不同来源气溶胶对北京城市边界层的反馈作用

　　参考文献：

　　J. Xin; Y. Ma; D. Zhao; C. Gong; X. Ren; G. Tang; X. Xia; Z. Wang; J. Cao; J. Arellano; S. T. Martin. The feedback effects of aerosols from different sources on the urban boundary layer in Beijing China. Environmental Pollution, 2023, 325:121440.