平凉市低空大气逆温特征分析

马真 常臻 马鹏程 刘雪雄

摘要 根据崆峒气象站探空资料，分析平凉市2013—2017年逐日08：00和20：00逆温分布特征。平凉市低空大气温度层结全年以弱稳定为主，一年四季都有逆温层，逆温强度平均为1.4℃/100 m，冬季是逆温特征最显著季节，强度最强，逆温发生频率最高，夏季强度最弱，频率最低。

关键词 逆温;频率;厚度;强度

中图分类号：P423.5 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）05-076-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.05.031

Characteristic Analysis of Low-altitude Atmospheric Inversion Temperature in Pingliang

MA Zhen  et al（Pingliang Meteorological Bureau，Pingliang，Gansu  744000）

Abstract Based on the sounding data of Kongtong meteorological station，the characteristics of inversion temperature distribution in Pingliang from 2013 to 2017 were analyzed.The low-altitude atmospheric temperature stratification in Pingliang was mainly weak and stable. There were inversion temperature layers in all seasons. The average of inversion temperature intensity was 1.4 ℃/100 m. Winter was the most significant season with the strongest intensity and the highest frequency of inversion temperature.The intensity was the weakest and the frequency was the lowest in summer.

Key words   Inversion temperature;Frequency;Thickness;Strength

近地面大气层是人类生产和生活活动的主要空间，该层大气污染及气候变化对人类生产生活影响很大。在对流层中，一般情况下大气温度随高度升高而降低，但有时也会在等温层出现气温不随高度变化的特殊情况，或在逆温层出现随高度升高反而增高的现象。从热力学角度看，无论是等温层还是逆温层都表征大气层结是稳定的，如果出现在地面附近，则会严重阻碍空气对流运动，阻止近地面空气中水汽和污染物向高层扩散，使之大量聚集在其层底部，加剧大气污染程度，影响空气环境质量，危害人类健康。

为了解平凉地区气象条件对大气环境的影响，选取城区内高空气象探测站（崆峒站）2013—2017年逐日08：00和20：00常规高空探测资料分析，高度为0～1 000 m，高度间隔50 m。将逆温分为3类：底高低于100 m逆温定义为贴地逆温;底高在100～500 m逆温定义为低悬逆温;500～1 000 m高度逆温定义为高悬逆温。

1 逆温频率

2013—2017年探空资料表明逆温总体出现频率较高（表1），08：00和20：00出现逆温频率分别为88.7%和61.0%;08：00年和季贴地逆温频率均为39%以上。从08：00和20：00不同类型逆温出现频率看，以贴地逆温为主，08：00及20：00出现频率分别为60.1%和48.6%;低悬逆温08：00及20：00出现频率分别为56.5%和12.3%;高悬逆温08：00及20：00出现频率分别为52.7%和20.4%。从逆温时间分布看，一年四季均有逆温，不同季节存在差异。春季、夏季、秋季和冬季08：00贴地逆温出现频率分别为57.2%、42%、64.8%和76.9%，其中冬季出现频率最高，夏季出现频率最低。冬季20：00贴地逆温出现频率最高，为68.5%;夏季最少，为28.5%;春季和秋季介于二者之间，频率分别为35.9%和62%。08：00和20：00低悬逆温最大频率分别在夏季和冬季，为62.6%和20.2%，最小频率分别出现在秋季和春季，出现频率为51%和5.2%;08：00和20：00高悬逆温最大频率分别出现在冬季和秋季，为57.6%和29.7%，最小频率分别出现在春季和夏季，分别为41.5%和11.1%。平凉市逆温出现频率日变化明显，08：00逆温出现频率显著大于20：00。逆温形成与诸多气象条件相关，其中风速和云量是2个最主要的影响因子。平凉市早（08：00）、晚（20：00）静风较多，对流作用较弱，阻碍上下层动量交换，利于逆温形成。

2 逆温厚度

逆温厚度与污染物扩散关系密切，逆温底高的高度越低，顶高的高度越高，逆温厚度就越大，越不利于污染物扩散。对2013—2017年不同类型逆温平均厚度的分析表明（表2、3），各类逆温年平均厚度120.3 m，逆温厚度最大值80 m，出现在2015年1月22日。08：00低悬逆温厚度最大，其次为贴地逆温，高悬逆温厚度最小;20：00高悬逆温厚度最大，其次为低悬逆温，贴地逆温厚度最小。08：00贴地逆温厚度介于116.3～174.2 m之间，冬季最大，夏季最小;20：00贴地逆温厚度介于53.3～73.2 m之间，秋季最大，春季最小。08：00低悬逆温厚度介于176.2～206.3 m之间，冬季最大，夏季最小;20：00低悬逆温厚度介于72.9～101.7 m之間，夏季最大，春季最小;08：00高悬逆温厚度介于101.2～137.1 m之间，冬季最大，夏季最小;20：00高悬逆温厚度介于86.3～134.2 m之间，冬季最大，夏季最小。平凉市逆温厚度日变化与其他地区基本一致，08：00逆温厚度显著大于20：00。从傍晚开始，随地面辐射冷却不断加剧，逆温逐渐得到发展而不断增厚，到次日日出前厚度达到最大，因此08：00逆温厚度比20：00大。逆温厚度与风速有密切联系，由于平凉市近地面年平均风速较小，有利于逆温发展。

3 逆温强度

逆温强度是指每上升100 m气温增加的值，是表征大气层结稳定度的一个重要指标。从全年对比看，2013—2017年平凉市08：00和20：00贴地逆温强度最强（表4），分别为1.3℃/100 m和1.5℃/100 m。08：00和20：00贴地逆温平均强度最大值均出现在冬季，达1.6℃/100 m以上;夏季逆温强度最小，08：00和20：00分别为0.9℃/100 m、0.7℃/100 m。低悬逆温和高悬逆温平均强度随季节变化较小。08：00逆温强度平均值大于20：00逆温强度。进一步将贴地逆温、低悬逆温和高悬逆温分别按强度分类，将>2.0℃/100 m逆温定义为强逆温，>1.0℃/100 m、≤2.0℃/100 m逆温定义为中逆温，≤1.0℃/100 m逆温定义为轻逆温。由表4可知，2013—2017年平凉市逆温以轻逆温为主，中逆温次之，高逆温出现频率为零。

4 逆温生消过程

根据逆温形成过程，可将逆温分为辐射逆温、平流逆温、下沉逆温、锋面逆温及湍流逆温等，其中辐射逆温最常见，变化也极复杂。辐射逆温易受太阳辐射和地气热量交换影响，其中太阳辐射强度日变化是辐射逆温形成的关键因素。平凉市辐射逆温较多，尤其是春季和夏季，辐射逆温生消过程受日出日落变化影响较大。白天，太阳辐射使地面和大气增温，到傍晚开始减弱，地面也开始不断向大气发射长波辐射，由于近地面降温较快，上层大气降温较慢，使上层大气气温高，下层大气气温低，形成逆温;随后逆温厚度逐渐增大，强度增强，持续至次日日出前厚度达到最大，强度达到最强，之后随太阳辐射增强，逆温逐渐消失。因此逆温通常从傍晚开始形成，到次日日出前达到最强，并随太阳辐射增强而逐渐消失。

5  结论

（1）平凉市逆温总体出现频率较高，年度和各季贴地逆温出现频率均为39%以上，08：00和20：00以贴地逆温为主。

（2）不同类型逆温出现频率、厚度和强度存在季节差异，贴地逆温冬季出现频率最高且厚度最大，其他各季差异不显著，冬季逆温最强，夏季逆温最弱。

（3）逆温日变化显著，08：00逆温出现频率、厚度和强度普遍大于20：00逆温。

（4）贴地逆温强度最强，分别為1.3℃/100 m和1.5℃/100 m。贴地逆温平均强度最大值均出现在冬季，达1.6℃/100 m以上;夏季逆温强度最小，08：00和20：00分别0.9℃/100 m、0.7℃/100 m;08：00逆温强于20：00，秋冬季强于春夏季;低悬逆温和高悬逆温平均强度随季节变化较小;逆温以轻逆温为主，中逆温次之，高逆温出现频率为零。

（5）辐射逆温较多，尤其是春季和夏季，辐射逆温生消过程受日出日落变化影响较大，并随太阳辐射增强而逐渐消失。

参考文献

[1] 周甘霖.兰州市空气污染特征及其与气象条件关系研究[D].兰州：兰州大学，2012.

[2] 马敏劲，郭世奇，王式功.近11年兰州空气污染特征及其边界层结构影响的分析[J].兰州大学学报（自然科学版），2012，48（6）：69-73.

[3] 姜大膀，王式功，郎咸梅，等.兰州市区低空大气温度层结特征及其与空气污染的关系[J].兰州大学学报，2001（4）：133-138.

[4] 邹玉玲，刘朝晖，马亚维，等.青岛低空逆温层特征分析[J].山东气象，2007，27（1）：28-29.

[5] 姚作新，吕鸣，贺晓东.2008/2009乌鲁木齐近地空间逆温层特征分析[J].沙漠与绿洲气象，2011，5（3）：29-32.

[6] 刘增强，郑玉萍，李景林，等.乌鲁木齐市低空大气逆温特征分析[J].干旱区地理，2007，30（3）：351-356.

责任编辑：李杨

作者简介   马真（1990-），男，回族，甘肃灵台人，助理工程师，从事气象防雷工作。

收稿日期   2019-06-28