Эксперимент выявил 3D-структуру атмосферного пограничного слоя во время смога на Северо-Китайской равнине
Результаты эксперимента «Комплексное наблюдение трехмерной структуры атмосферного пограничного слоя» (COATS) были недавно опубликованы в журнале Science China Earth Sciences. Исследование обогащает понимание физического механизма и пространственной структуры атмосферного пограничного слоя (АПС) во время эпизодов загрязнения воздуха.
С 2016 по 2020 год Пекинский университет совместно с Китайской академией метеорологических наук и Институтом физики атмосферы Китайской академии наук провел эксперимент COATS на Северо-Китайской равнине. Эксперимент использовал пространственную схему «точка-линия-площадь», получив как пространственно-временные профили метеорологических и экологических элементов в АПС, так и данные о турбулентном переносе мелких твердых частиц (PM2.5) зимой и летом.
Эксперимент позволил получить новые данные о неоднородности пространственной структуры АПС и ее влиянии на распределение загрязнителей. Были получены трехмерные структурные изображения АПС во время смога. Установлено, что пространственная структура АПС, скорректированная горами Тайханшань, ответственна за неоднородное распределение загрязнения, а вызванные горами вертикальные циркуляции могут способствовать формированию приподнятых слоев загрязнения. Подчеркнута роль атмосферных внутренних границ в ограничении горизонтальной диффузии загрязняющих веществ.
Кроме того, были выявлены типичная термическая структура устойчивых эпизодов сильного смога и механизм удаления загрязнителей струйными течениями в нижних слоях атмосферы. Оценен количественный вклад процессов в АПС в перенос и рассеивание загрязнителей в разные сезоны. Определено понятие «слоя аккумуляции аэрозолей», а также прояснена применимость материального метода для определения высоты атмосферного пограничного слоя. Разработана система измерений для получения турбулентных потоков концентраций PM2.5, что расширило понимание турбулентного переноса PM2.5 между поверхностью и атмосферой.