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本研究基于乌鲁木齐市大气边界层观测资料,研究了乌鲁木齐市大气层结稳定度、混合层厚度、近地层微气象学特征、山谷风、重污染日边界层结构和动力参数阈值,为乌鲁木齐市大气边界层结构及动力参数的研究提供基础。主要结论如下：1.乌鲁木齐市城、郊大气稳定度频率分布和混合层厚度存在明显季节变化和日变化。城区和郊区一年四季B、D、F类稳定度出现得最多。北郊稳定状态频率最大,而城区不稳定状态频率最大。白天不稳定所占比例,夏季最大(占全天的88.3-96.3%)、冬季最小(占全天的51.3-60%)；夜间稳定所占比例,秋季最大(81.4-84.5%)、夏季最小(71.1-75.8%)。中性类所占比例,各个季节差不多。日出、日落及其后2h这段时间稳定和不稳定状态频率易发生变化,使得中性状态易出现。春季、夏季和冬季中性层结日变化与稳定日变化位相相同,秋季中性层结白天高、夜间低。乌鲁木齐市混合层厚度夏季厚、冬季薄,夏季白天最厚达1569-1772 m,冬季白天最厚达526-1156 m；白天城区混合层厚度峰值发展比感热输送约晚2-3 h、郊区晚1-2 h；冬季混合层厚度随着乌鲁木齐市海拔高度的降低而减小。2.乌鲁木齐市边界层相对高度800-900 m以下,风速随高度增加明显,冬季可由1 m/s增加到6.2-7.7 m/s,此高度以上风速随高度变化缓慢；300 m以下冬季风速小,与逆温层有关。近地层100 m内南郊风速随高度增加变化幅度最大,约1 m/s增加到4 m/s以上,城区和北郊风速随高度变化较小,冬季基本只在1-2 m/s之间；愈近地面,城市对气流的拽力作用愈强,城区与郊区风速相差愈大,近地面城区平均风速明显低于郊区,春季、夏季、秋季和冬季分别约低5-32%、8-30%、15-37%和14-48%。乌鲁木齐市有明显山谷风特征,其中夏季最明显、冬季不明显,白天为偏N谷风、夜间为偏S山风；上午8：00-10：00和19：00-21：00为谷风和山风转换时刻,且日最低风速正值山谷风转换时刻,并用WRF模式模拟了乌鲁木齐市山谷风形成中地形的影响,表明山谷风可影响到950 hPa高度。3.乌鲁木齐市冬季逆温层较厚(平均1050-1150 m),与冬季高空和地面均为高压控制,且地表有稳定积雪有关；近地层100 m夜间均有不同程度的逆温现象,北郊最明显,城区不明显,秋季和冬季北郊逆温强度可达1.7-4.4℃/100 m；春季、秋季和冬季夜间城区气温高于郊区,城、郊温差白天小、夜间大,愈近地面温差愈大,秋季城区与南郊温差最大可达3.0℃,冬季城区与北郊温差最大可达2.7℃。乌鲁木齐市逆湿最大高度在1500m以上,逆湿出现概率在35%(7月17：00)-100%(1月5：00)之间,夏季和秋季最大逆湿达2.5g/kg/100 m以上；近地层100 m内城区和郊区均有不同程度的多层逆湿现象,较强逆湿多在近地层下层,北郊夏季最强逆湿可达3.1-8.1 g/kg/100 m；逆湿主要是水汽平流输送及大量水汽被截留在逆温层内,堆积在逆温层顶形成。4.乌鲁木齐市城区动力学粗糙度z0m(1.43m)大于郊区,z0m平均值与印痕(Footprint)尺度及上风向粗糙元的构成有密切关系。城区ZOm随风速和摩擦速度(u*)的变化幅度不及郊区,郊区风速在1-2 m/s时z0m值迅速减小,南郊减幅最明显；u*超过0.5～0.6 m/s时z0m随u*的增加而增大。南郊、城区、近北郊和北郊u*平均分别为0.37 m/s、0.28m/s、0.23和0.23 m/s,春夏季大、冬季小,春季最大0.5-0.75 m/s,冬季最大0.23-0.56 m/s；南郊、城区、近北郊和北郊湍流动能(TKE)平均分别为1.38、0.7、0.6和0.6 m2/s2,春夏季大、冬季小,春季最大1.79-3.39 m2/s2,冬季最大0.33-2.82 m2/s2。各个季节南郊白天u*和TKE最大,表明南郊湍流垂直扩散能力最强。三个方向湍流强度呈现Iu≈Iv>Iw的规律,南郊、城区、近北郊和北郊分别在0.14-0.33、0.16-0.33、0.13-0.33和0.16-0.38之间,城区和郊区Iu和Iv分别集中在0.1-0.2和0.1-0.3(或0.4)之间,Iw集中在0.01-0.1。5.重污染日边界层结构和动力参数明显不同,铅直方向湍流强度(Iw)对边界层气温直减率的影响存在一个临界值。边界层中高层为较强偏东或东南风控制,地势低的城区和北郊近地层风速小于1m/s、逆温明显和湿度超过2g/kg是污染物累积发展的重要条件。地势高的南郊小尺度扰动剧烈,随着地势的降低扰动减小,城区与郊区湍流活动差异明显增大；城区u*、TKE和动量通量(τ)比南郊分别约低64%、85%和84%,比近北郊和北郊分别约高39-64%、73%和100-200%；城区u*和TKE比平均态分别降低约35.7%、62.9%,近北郊比平均态分别降低约43.5%、75%,北郊比平均态分别降低约52.2%、75%,南郊比平均态分别增加约35.1%、30%。当铅直方向湍流强度(Iw)高于临界值时逆温消失,低于临界值时扰动愈弱、逆温愈明显。