李霞等:复杂地形多尺度气流对城市大气污染影响的研究进展 图2兰州城关区夜间(a)、白天(b)地面风场(摘自文献[22]) 到较高的高度,进而与高层气流将盆地内空气向外力差异、山谷热力差异还在发展之中,因此海风和山 传输回。凵u等圖概括了洛杉矶污染传输的物理模型坡上的上坡风还比较弱。(3)下午海风入侵内陆期。 (图3),分为4个阶段:(1)清晨大气处于相对稳定下午,海风发展强盛且向内陆挺进,海洋上的空气由 期。海岸附近的大气可分为3层结构,近地层为云系此入侵内陆。此时,近地层的污染物或通过海风环流 较多的海洋层,其上是由于大气下沉绝热增温而形抬升、对流,或进入到稳定层,进而空中出现了一层 成的强逆温层,逆温层之上是自由大气。(2)中午混污染物汇聚层,即抬升的污染层。由此,海岸地区 合层发展期。上午下垫面因辐射加热,形成湍流,加部分抬升的污染物在逆温层中积聚,另一部分污染 热了陆地上海洋层内的较冷空气,进而形成混合层。物则对流进入到山顶上的自由大气层之中。(4)夜晚 混合层通过不断裏挟覆盖其上的暖空气而得以发混合层稳定期。夜晚边界层趋于稳定,混合层内的暖 展,此时边界层的污染物混合较为均匀。由于海陆热空气沿山坡上升进而禁锢在逆温层内。洋面上的较 冷气团继续推向内陆,导致内陆上空再一次形成海 Early Moming 洋层,最初的3层结构再一次重建。整个沿岸地区都 可见到抬升的污染层P。 我国珠江三角洲地区下垫面复杂,罗平山脉是 Inversion layer 它西面和北面的界限,东侧罗浮山区是三角洲的东 界,类似倒置三角形。改革开放以来,珠江三角洲城 Noon, Mixed Layer Growth 市群空气污染由局地污染演变成区域性空气污染。 Free atmosphere 在大量研究基础上國3,№u等國建立了珠江三角洲 地区夏秋两类不同天气条件下的污染概念模型(图 4),即暖季冷锋前污染型(图4a)和副热带气旋下沉 Marine layer 污染型(图4b)。从图4a可见,当北面入侵的冷空气 Aftermoon, Sea-breeze Inland Intrusion 相对较弱,浅薄的冷空气由北向南推进时,翻越南岭 Free atmosphere 山脉的冷空气由于山脉地形作用使其楔入深厚的暖 Inversion layer 湿空气下方,在边界层内形成弱逆温,此时风速较 小,易造成珠三角地区区域性的空气污染;图4b则 说明,当珠江三角洲地区上空受强下沉气流(如台风 Evening, Mixed Layer Stabilizition 登陆前的下沉气流)或持续时间长的下沉气流(副热 Free atmosphere 带高压)控制时,容易形成大范围的逆温,出现静小 风,大气扩散能力差,污染物无法向上扩散,而且在 Inversion layer 下沉气流的作用下,较高高度上的污染物被下沉气 流带到较低层累积,造成贴地层的空气污染指数猛 图3在山地包围的海岸平原地带,强逆温控制下增,空气质量变差甚至变得恶劣。 的环流与输送概念图(摘自文献[28])李霞等：复杂地形多尺度气流对城市大气污染影响的研究进展 到较高的高度，进而与高层气流将盆地内空气向外 传输[27]。Lu 等[28]概括了洛杉矶污染传输的物理模型 （图 3），分为 4 个阶段：（1）清晨大气处于相对稳定 期。海岸附近的大气可分为 3 层结构，近地层为云系 较多的海洋层，其上是由于大气下沉绝热增温而形 成的强逆温层，逆温层之上是自由大气。（2）中午混 合层发展期。上午下垫面因辐射加热，形成湍流，加 热了陆地上海洋层内的较冷空气，进而形成混合层。 混合层通过不断裹挟覆盖其上的暖空气而得以发 展，此时边界层的污染物混合较为均匀。由于海陆热 力差异、山谷热力差异还在发展之中，因此海风和山 坡上的上坡风还比较弱。（3）下午海风入侵内陆期。 下午，海风发展强盛且向内陆挺进，海洋上的空气由 此入侵内陆。此时，近地层的污染物或通过海风环流 抬升、对流，或进入到稳定层，进而空中出现了一层 污染物汇聚层，即抬升的污染层。由此，海岸地区一 部分抬升的污染物在逆温层中积聚，另一部分污染 物则对流进入到山顶上的自由大气层之中。（4）夜晚 混合层稳定期。夜晚边界层趋于稳定，混合层内的暖 空气沿山坡上升进而禁锢在逆温层内。洋面上的较 冷气团继续推向内陆，导致内陆上空再一次形成海 洋层，最初的 3 层结构再一次重建。整个沿岸地区都 可见到抬升的污染层[28]。 我国珠江三角洲地区下垫面复杂，罗平山脉是 它西面和北面的界限，东侧罗浮山区是三角洲的东 界，类似倒置三角形。改革开放以来，珠江三角洲城 市群空气污染由局地污染演变成区域性空气污染。 在大量研究基础上[29-32]，Wu 等[33]建立了珠江三角洲 地区夏秋两类不同天气条件下的污染概念模型（图 4），即暖季冷锋前污染型（图 4a）和副热带气旋下沉 污染型（图 4b）。从图 4a 可见，当北面入侵的冷空气 相对较弱，浅薄的冷空气由北向南推进时，翻越南岭 山脉的冷空气由于山脉地形作用使其楔入深厚的暖 湿空气下方，在边界层内形成弱逆温，此时风速较 小，易造成珠三角地区区域性的空气污染；图 4b 则 说明，当珠江三角洲地区上空受强下沉气流（如台风 登陆前的下沉气流）或持续时间长的下沉气流（副热 带高压）控制时，容易形成大范围的逆温，出现静小 风，大气扩散能力差，污染物无法向上扩散，而且在 下沉气流的作用下，较高高度上的污染物被下沉气 流带到较低层累积，造成贴地层的空气污染指数猛 增，空气质量变差甚至变得恶劣[33]。 图 2 兰州城关区夜间（a）、白天（b）地面风场（摘自文献[22]） 图 3 在山地包围的海岸平原地带，强逆温控制下 的环流与输送概念图（摘自文献[28]） 3