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北京作为中国经济持续发展，城市化进程最快的地区之一，由此带来城市下垫面特征的变化，会对空气质量、人体健康和局地/区域天气、气候造成重要影响。研究城市下垫面特征变化对城市边界层气象和空气质量的影响，不仅有重要的科学意义，而且对城市规划、空气污染防治、城市居住环境改善、能源合理利用等也有实际应用价值。 本文的研究目标是通过数值模拟结合实际观测数据，研究北京市2014年冬季和夏季期间，边界层气象和污染物浓度的时空分布特征，通过敏感性试验研究城市下垫面特征参数的变化对城市和区域边界层气象以及污染物浓度的影响。 首先，调研获得近期北京地区卫星和实地观测数据，更新WRF/SLUCM中城市关键的热力和几何特征参数（建筑物高度、道路宽度、地表反照率和人为热释放），代替模式中的缺省值，通过与观测对比检验新参数的模拟效果。通过一系列敏感性试验研究夏季北京城市下垫面特征参数变化对辐射平衡、边界层气象要素、湍流动能(TKE)、边界层高度(PBLH)以及局地环流的影响。结果显示，更新的城市下垫面特征参数能更真实地反映城市地表特征，模式对气象要素的模拟得到比较明显改善，更接近观测值。建筑物高度增加使夜间近地面气温(T2)增加，中午略微降低，风速(WS10)全天都降低。道路宽度增加导致全天近地面气温和风速明显降低，清晨和傍晚降幅最大。地表反照率减小和人为热释放添加使全天近地面气温和风速都增加，人为热释放的影响强度更大。城市下垫面特征参数变化导致夜间垂直方向的影响高度在300m以下，白天高达1600m。建筑物增高使湍流动能和边界层高度都增加，夜间湍流动能的增加幅度大于白天，主要是因为夜间机械湍流、热力湍流都增强。道路增宽总体上会减少湍流动能和边界层高度。地表反照率减小和人为热释放添加使全天湍流动能和边界层高度都增加。建筑物增高使白天近地面风场微弱辐散，夜间明显辐合。而道路宽度增加导致全天风场明显辐散。地表反照率减小和人为热释放添加都使全天风场辐合，会加强夜间山区的下坡风和白天北京南部的偏南风，但减弱白天山区的上坡风。 根据北京最近的统计年鉴，分析计算了北京地区人为热释放通量，并将数据加入WRF-Chem/SLUCM模式中，选取2014年夏季和冬季2个典型月份，通过敏感性试验研究人为热释放变化对北京臭氧、气溶胶及其化学成分浓度的影响。结果显示，考虑人为热释放后，北京地区冬夏季近地面气温和风速都增加，边界层高度增加，垂直扩散增强，进一步使城市地面PM2.5、CO和NOx浓度都降低。人为热释放增加使城市冬季和夏季的地面O3浓度增加，PM2.5化学成分浓度一致降低。 调研不同建筑材料反照率的观测数据，将现今观测和未来发展的反照率加入WRF-Chem/SLUCM模式中，选取2014年夏季和冬季2个典型月份，通过敏感性试验探讨反照率变化对北京臭氧、气溶胶及其化学成分浓度的影响。结果显示，反照率增加使北京地区不同季节的近地面气温和风速都降低，净短波辐射和净长波辐射都减小，边界层高度降低，垂直扩散减弱，进一步使城市地面PM2.5及其化学组分、CO和NOx浓度都增加，而O3浓度减少。 同时考虑人为热和增加地表反照率使北京冬夏季近地面气温升高，与只考虑人为热的影响相比，由于反照率增加的降温作用，使气温的增温幅度有所减小。同时考虑人为热和增加反照率使北京冬季和夏季的近地面风速增加，边界层高度增加，进一步使城市地面PM2.5及其化学成分、CO和NOx浓度都降低，地面O3浓度增加，但浓度变化的幅度总体上小于只考虑人为热的情景。PM2.5和O3浓度的变化是城市下垫面特征参数（人为热释放、反照率）变化导致的大气动力和化学过程变化共同作用的结果。