三种方法确定济南夏季日最大边界层高度的对比研究

摘要

基于济南站边界层风廓线雷达(wind profile radar,WPR)观测的大气折射率结构常数(Cn2),采用偏离度法确定夏季白天边界层高度(HBL),分别与基于L波段雷达探空资料的干绝热曲线法、基于地面气象观测资料的国标法确定的HBL进行对比。结果表明:1)三种方法确定的25 d日最大HBL的平均值分别为2500.0 m、2529.1 m、2469.9 m,总体一致;25 d同日期比较,偏离度法与后两者的标准偏差(σ)分别为337.1 m、636.7 m;前两方法结果的相关系数(R)较高为0.668,但两者与国标法的R分别为-0.130、-0.064,证实国标法HBL的均值准确度尚可但实时值准确度低。2)偏离度法确定的日最大HBL出现时间,25 d平均和最多均在15时,逐小时HBL 07—15时呈缓慢增高态势、15—19时则快速降低;但国标法日最大HBL 25 d平均和最多均出现在16时,且HBL在午后13—15时出现坍塌现象,与对流边界层午后峰值规律显著不同。3)前两种方法的HBL与地表温度、气温的相关性均较好,与风速的相关性则较差;而国标法HBL与风速的相关性较好,与地表温度、气温的相关性则较差;偏离度法日最大HBL对最高气温、最高地表温度的平均响应时间分别为1、2 h左右,符合太阳辐射—地表温度—气温—HBL的响应关系和次序,但国标法的日最大HBL未能反映这一响应。4)偏离度法HBL与各污染物的逐小时质量浓度均呈显著负相关,但国标法HBL的相关性较差。5)三种方法综合对比,偏离度法HBL准确度较高,且能给出时空演变;干绝热曲线法HBL准确度较高,但不能给出时空演变;国标法实时HBL准确度低,虽能给出时空演变但午后峰值偏差大。