Komfur, kuppel, og paraplyeffekter af atmosfærisk aerosol i planetarisk grænselag

Atmosfærisk planetarisk grænselag (PBL), også kaldet det atmosfæriske grænselag, er det område af den nedre troposfære, hvor jordens overflade i høj grad påvirker temperaturen, fugt og vind gennem den turbulente overførsel af luftmasse. PBL kontrollerer spredningen af ​​luftforurenende stoffer og er tæt forbundet med menneskeliv.

Tidligere undersøgelser har vist, at den positive feedback af aerosol og PBL er en vigtig faktor i uklarhedsepisoderne. Imidlertid, rollen af ​​forskellige typer aerosol (spredning og absorption) i udviklingen af ​​PBL er fortsat uklar.

"Vi fandt ud af, at aerosolen nogle gange fungerer som en komfur, en kuppel og endda en paraply på PBL, afhængigt af dets optiske egenskaber og højder." Sagde prof. Xin Jinyuan fra Institute of Atmospheric Physics (IAP) ved det kinesiske videnskabsakademi.

I en nylig offentliggjort undersøgelse i Geofysiske forskningsbreve , Prof. Xin og Prof. Scot T. Martin fra Harvard University konstruerede modellen af ​​aerosolovn, kuppel, og paraplyeffekter ved hjælp af en simuleringsmodel med stor hvirvel, indarbejdet med observationerne af en typisk stillestående vejrdag.

PBL består af en bottom-up struktur af et overfladenært stabilt grænselag (SBL), et restlag (RL), og et capping inversion layer (CIL) om natten; og et konvektionsgrænselag (CBL) og et CIL i dagtimerne.

"Vi fandt ud af, at stigningen i absorptionsaerosolkoncentrationen under RL kraftigt opvarmede den nedre atmosfære, fremkaldte medrivende, og fremmede PBL-udviklingen. Vi kalder det aerosol komfur effekt, " sagde prof. Xin.

For absorptionsaerosollaget over RL, ifølge undersøgelsen, stigningen i aerosolkoncentrationen, der fanger mere solstråling, opvarmede kraftigt temperaturinversionslaget. Dette styrkede inversionsintensiteten og udviste en stærk hæmning på PBL. Dette kaldes dome-effekt, da det fungerer som et låg for at hæmme udviklingen af ​​PBL.

I tilfælde af ren spredning af aerosol, undertrykkelsen af ​​PBL afhænger af aerosolbelastning snarere end højden af ​​aerosollaget, så aerosolen er som en paraply, der reflekterer solstrålingen tilbage til rummet.

Resultater viser, at der eksisterer en overgangshøjde, over hvilken absorptionsaerosol dominerer undertrykkelsen af ​​PBL (kuppeleffekt> aloft paraplyeffekt), og under hvilken den rent spredende aerosol er vigtigere (overfladeparaplyeffekt> komfur effekt). Denne overgangshøjde er i høj grad relateret til RL-højden.

Disse resultater giver videnskabelige referencer for forureningskontrolstrategier. Det er nødvendigt nøje at kontrollere de brændende aktiviteter, som producerer en stor mængde absorptionsforurenende stoffer (f. sort kulstof og brunt kulstof) i opvindsområdet i den sydlige del af North China Plain (NCP) for at undgå kuppeleffekten.

For det lokale NCP, foranstaltninger såsom begrænsning af køretøjer og afsvovling af kulafbrænding bør styrkes specielt for at reducere emissionen af ​​spredning af aerosol og dens gasformige prækursorer (f.eks. svovldioxid og nitrogenoxid) for at eliminere overfladeparaplyeffekten.