2018年北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)低層大氣風(fēng)場(chǎng)特征分析

曹楊 何文英 施紅蓉 王普才

1 四川省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，成都 6100722 中國(guó)氣象局大氣化學(xué)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京 1000813 中國(guó)氣象局大氣探測(cè)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，成都 6102254 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所中層大氣和全球環(huán)境探測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

1 引言

低層大氣風(fēng)場(chǎng)特征與大氣污染物稀釋和擴(kuò)散緊密相關(guān)，對(duì)局地風(fēng)場(chǎng)特征和變化規(guī)律進(jìn)行深入分析和研究，有利于提高大氣污染氣象條件的預(yù)報(bào)能力 （李炬和舒文軍, 2008; 吳慶梅和張勝軍, 2010; 李延莉和杜靜文, 2012; 曾佩生等, 2019）。此外，對(duì)低層大氣風(fēng)場(chǎng)的研究對(duì)大氣動(dòng)力學(xué)、天氣以及氣候變化的研究也是非常重要的，風(fēng)場(chǎng)的垂直精細(xì)結(jié)構(gòu)對(duì)提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性以及分析災(zāi)害性天氣發(fā)展趨勢(shì)有重要意義（李躍清, 2000; Mihalikova et al., 2012;孫績(jī)?nèi)A等, 2015）。

傳統(tǒng)的三維風(fēng)場(chǎng)探測(cè)，一般依靠氣象業(yè)務(wù)無(wú)線電探空系統(tǒng)，一天只能提供兩次探測(cè)數(shù)據(jù)。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，測(cè)風(fēng)雷達(dá)（如：風(fēng)廓線雷達(dá)、多普勒聲雷達(dá)等）作為新型的遙感探測(cè)設(shè)備可以連續(xù)24 h獲得高時(shí)間分辨率的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)。較多學(xué)者將雷達(dá)探測(cè)資料與探空資料進(jìn)行了比較，在其有效探測(cè)高度內(nèi)，一致性較好（孫旭映等, 2008; 董麗萍等,2014; 吳蕾等, 2014a, 2014b;曲巧娜等, 2016; 曹楊等,2017; 阮征等, 2017）。利用測(cè)風(fēng)雷達(dá)資料分析局地風(fēng)場(chǎng)，可以更細(xì)致地獲得風(fēng)場(chǎng)垂直結(jié)構(gòu)的時(shí)空變化特征（徐小峰等, 2006; 薛峰等, 2009; 徐海等, 2014;徐安倫等, 2016; 毛文茜等, 2019）。聲雷達(dá)可以通過(guò)連續(xù)發(fā)射聲波及檢測(cè)回波信號(hào)中的多普勒頻移信息，獲得高時(shí)空分辨率的近地面邊界層風(fēng)場(chǎng)資料。自1968年開(kāi)始出現(xiàn)，由于其體積小、質(zhì)量輕，便于攜帶和安裝等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于邊界層物理特征分析、大氣湍流特征分析和大氣污染特征分析等方面（呂乃平等, 1979, 1986; 潘桃等, 1992;Anderson et al., 2005; Anandan et al., 2008; Bradley et al., 2012; Busse and Knupp, 2012）。風(fēng)廓線雷達(dá)通過(guò)接收大氣湍流不均勻分布產(chǎn)生的散射回波中的多普勒頻移信息，獲得高時(shí)間分辨率的高空風(fēng)場(chǎng)資料，根據(jù)其探測(cè)高度可分為邊界層、對(duì)流層和平流層雷達(dá)。目前，風(fēng)廓線雷達(dá)的分布點(diǎn)越來(lái)越廣泛，眾多學(xué)者利用其對(duì)局地垂直風(fēng)場(chǎng)特征進(jìn)行分析（王柯等, 2012; 王海霞等, 2013; 董保舉等, 2016; 黃書(shū)榮等, 2017）。此外，風(fēng)廓線雷達(dá)在150 m高度以下存在探測(cè)盲區(qū)，可用聲雷達(dá)配合使用來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ) （涂小萍, 2014; 馬建立等, 2015; 周芯玉等, 2015）。

本文利用2018年1月1日至12月31日在北京國(guó)家綜合氣象觀測(cè)實(shí)驗(yàn)基地獲得的風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)資料，和同時(shí)期在河北香河的華北香河全大氣層野外科學(xué)觀測(cè)研究站獲得的多普勒聲雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)資料，比較分析北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)的低層大氣風(fēng)場(chǎng)特征，為進(jìn)一步研究北京地區(qū)近地大氣邊界層動(dòng)力與化學(xué)過(guò)程提供數(shù)據(jù)支持。

2 儀器及資料

本文使用的多普勒聲雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)資料，由中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所安裝在河北香河的華北香河全大氣層野外科學(xué)觀測(cè)研究站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“香河站”）觀測(cè)獲得。香河站坐落于廊坊市香河縣（39.76°N，116.98°E），海拔高度32 m。該雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)8×8的相控陣壓電式收發(fā)器向不同方向發(fā)射聲波，檢測(cè)回波信號(hào)中的多普勒頻移獲得風(fēng)速。觀測(cè)實(shí)驗(yàn)期間（2018年1月1日至12月31日），聲雷達(dá)運(yùn)行穩(wěn)定，可以獲得30～600 m高度的水平風(fēng)、垂直風(fēng)以及后向散射，垂直探測(cè)分辨率為10 m，共58層探測(cè)資料，探測(cè)時(shí)間分辨率為15 min。

本文使用的風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)資料，由安裝在北京國(guó)家綜合氣象觀測(cè)實(shí)驗(yàn)基地（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“觀象臺(tái)站”）（39.81°N，116.48°E）的L波段邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)（WPRD）觀測(cè)獲得，海拔高度32.5 m，與香河站相距約55 km，聲雷達(dá)和風(fēng)廓線雷達(dá)位置分布如圖1。該雷達(dá)系統(tǒng)可獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)品包括實(shí)時(shí)的采樣高度上的產(chǎn)品數(shù)據(jù)（ROBS）、0.5 h平均的采樣高度上的產(chǎn)品數(shù)據(jù)（HOBS）和1 h平均的采樣高度上的產(chǎn)品數(shù)據(jù)（OOBS），本文使用的是OOBS產(chǎn)品。每個(gè)采樣高度上所獲得的數(shù)據(jù)，包括采樣高度、水平風(fēng)向、水平風(fēng)速、垂直風(fēng)速、水平方向可信度、垂直方向可信度、大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)（Cn2）。該雷達(dá)系統(tǒng)的垂直探測(cè)高度范圍為150～10110 m，其中，150～4110 m高度的垂直探測(cè)分辨率為120 m，4110 m以上高度的垂直探測(cè)分辨率為240 m，共59層探測(cè)資料。

圖1 觀測(cè)站分布位置Fig. 1 Distribution of the observation stations

觀測(cè)實(shí)驗(yàn)期間，聲雷達(dá)和風(fēng)廓線雷達(dá)在不同高度上的數(shù)據(jù)獲取情況如圖2所示，橫坐標(biāo)為探測(cè)高度，縱坐標(biāo)為每層高度上有效數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)與總數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的百分比，每層高度總數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為28400，其中南郊風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)行質(zhì)量控制，只保留了水平方向可信度或垂直方向可信度為100的數(shù)據(jù)。從圖中可以看出，隨高度增加，有效數(shù)據(jù)百分比逐漸降低。聲雷達(dá)30～230 m探測(cè)范圍的數(shù)據(jù)獲取率在90%以上，340 m左右降到50%以下，470 m高度以上低于10%；風(fēng)廓線雷達(dá)在150～3150 m探測(cè)范圍的數(shù)據(jù)獲取率在90%以上，6270 m左右降到50%以下，8430 m以上低于20%。主要是因?yàn)槁暲走_(dá)探測(cè)范圍更小，且隨高度增加風(fēng)速增大造成環(huán)境噪音，此外聲雷達(dá)和風(fēng)廓線雷達(dá)在一定高度之后數(shù)據(jù)獲取率均降低，這與距離衰減影響信噪比有關(guān)（Anderson et al., 2005; 曹楊等, 2017）。

圖2 （a）聲雷達(dá)和（b）風(fēng)廓線雷達(dá)在不同探測(cè)高度上的有效數(shù)據(jù)百分比Fig. 2 Percentage of good quality wind observations as a function of range gate: (a) Sodar; (b) WPRD (wind profiler radar)

3 低層大氣風(fēng)場(chǎng)特征分析

根據(jù)兩部?jī)x器的垂直探測(cè)范圍和有效數(shù)據(jù)獲取率，聲雷達(dá)和風(fēng)廓線雷達(dá)都能探測(cè)的低層（0～600 m）大氣風(fēng)場(chǎng)垂直分布特征，利用兩部?jī)x器2018年1月1日至12月31日風(fēng)場(chǎng)資料分析北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)低層大氣風(fēng)場(chǎng)特征，香河站聲雷達(dá)資料代表北京遠(yuǎn)郊區(qū)，觀象臺(tái)站風(fēng)廓線雷達(dá)資料代表北京城區(qū)。根據(jù)其垂直探測(cè)分辨率，兩部?jī)x器重疊探測(cè)高度包括150 m、270 m、390 m和510 m，考慮到聲雷達(dá)在340 m以上有效數(shù)據(jù)百分比低于50%，主要分析聲雷達(dá)和風(fēng)廓線雷達(dá)150 m和270 m高度的風(fēng)場(chǎng)日變化特征。

3.1 風(fēng)場(chǎng)垂直分布特征

以1月、4月、7月、10月分別代表冬季、春季、夏季、秋季，分析低層大氣風(fēng)場(chǎng)垂直分布特征，圖3為水平風(fēng)向出現(xiàn)頻率垂直分布圖，色標(biāo)表示頻率大小，將頻率最大的風(fēng)向（十六個(gè)方位）定義為盛行風(fēng)向，由圖可知，不同高度盛行風(fēng)向差異較大，且風(fēng)向的垂直變化特征在四季不同，同一季節(jié)城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)略有差異。1月和7月北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)的低層大氣風(fēng)向垂直分布特征比較一致，1月600 m以下均以西北風(fēng)為主，7月由150 m的偏東風(fēng)向上逐漸向南轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)。4月遠(yuǎn)郊區(qū)30～300 m盛行東風(fēng)，300～500 m盛行南風(fēng)，500～600 m盛行東北風(fēng)；城區(qū)整個(gè)低層大氣以西南風(fēng)為主。10月遠(yuǎn)郊區(qū)30～300 m盛行西北風(fēng)，300～600 m盛行西南偏南風(fēng)；城區(qū)150 m以北風(fēng)為主，向上逐漸向西轉(zhuǎn)為西風(fēng)。北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)風(fēng)向垂直變化特征及季節(jié)的差異與局地地形和大氣環(huán)流等因素有關(guān)，春夏季城區(qū)受局地山谷風(fēng)影響顯著，以偏西南偏南氣流為主，城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)秋冬季受冷空氣活動(dòng)影響，以西北風(fēng)為主，與其他學(xué)者研究一致（竇晶晶等,2014; 張舒婷等, 2017）。

圖3 2018年北京（a1、b1、c1、d1）遠(yuǎn)郊區(qū)和（a2、b2、c2、d2）城區(qū)水平風(fēng)向出現(xiàn)頻率垂直分布：（a）1月；（b）4月；（c）7月； （d）10月Fig. 3 Vertical distribution of the frequency of the horizontal wind direction in (a1, b1, c1, d1) suburban and (a2, b2, c2, d2) urban areas of Beijing in 2018: (a) January; (b) April; (c) July; (d) October

圖4為水平風(fēng)速出現(xiàn)頻率垂直分布圖，由圖可知，北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)水平風(fēng)速在四季均呈現(xiàn)為隨高度增加逐漸增大的趨勢(shì)，與大氣邊界層風(fēng)速隨高度增加而增大的理論符合。同一高度層，遠(yuǎn)郊區(qū)的平均水平風(fēng)速大于城區(qū)，主要原因可能是城區(qū)高樓林立，地面粗糙度增大，受其摩擦和拖拽作用影響，低層大氣水平風(fēng)速小于遠(yuǎn)郊區(qū)，與其他學(xué)者研究一致（竇晶晶等, 2014）。

圖4 2018年北京（a1、b1、c1、d1）遠(yuǎn)郊區(qū)和（a2、b2、c2、d2）城區(qū)水平風(fēng)速及其出現(xiàn)頻率垂直分布：（a）1月；（b）4月； （c）7月；（d）10月Fig. 4 Vertical distribution of the horizontal wind speed and its frequency in (a1, b1, c1, d1) suburban and (a2, b2, c2, d2) urban areas of Beijing in 2018: (a) January; (b) April; (c) July; (d) October

圖5為垂直風(fēng)速出現(xiàn)頻率垂直分布圖，正速度表示垂直速度向上，負(fù)速度表示垂直速度向下。遠(yuǎn)郊區(qū)的垂直風(fēng)速集中分布在-0.1～0.1 m/s，以0值為軸，左右比較對(duì)稱(chēng)，表明正速度與負(fù)速度出現(xiàn)頻率相當(dāng)，與徐小峰等（2006）的研究結(jié)果一致，且四季具有相同的分布趨勢(shì)。城區(qū)的垂直風(fēng)速垂直分布特征在四季差異較大，1月和4月在150～390 m高度范圍內(nèi)，正速度出現(xiàn)頻率明顯大于負(fù)速度，集中分布在0.1～0.3 m/s，510～630 m高度范圍內(nèi)以0值為軸，左右對(duì)稱(chēng)，正速度與負(fù)速度出現(xiàn)頻率相當(dāng)，集中分布在-0.1～0.1 m/s；7月和10月在630 m高度以下，以0值為軸左右對(duì)稱(chēng)，正速度與負(fù)速度出現(xiàn)頻率相當(dāng)，集中分布在-0.1～0.1 m/s。

圖5 2018年北京（a1、b1、c1、d1）遠(yuǎn)郊區(qū)和（a2、b2、c2、d2）城區(qū)垂直風(fēng)速出現(xiàn)頻率垂直分布：（a）1月；（b）4月；（c）7月； （d）10月Fig. 5 Vertical distribution of the frequency of the vertical wind speed in (a1, b1, c1, d1) suburban and (a2, b2, c2, d2) urban areas of Beijing in 2018:(a) January; (b) April; (c) July; (d) October

3.2 風(fēng)場(chǎng)日變化特征

圖6為北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)2018年1月1日至12月31日150 m高度層的風(fēng)向出現(xiàn)頻率日變化，色標(biāo)表示頻率大小，季節(jié)劃分為3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，當(dāng)年1月、2月、12月為冬季。由圖可見(jiàn)，北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)的水平風(fēng)向日變化特征具有季節(jié)差異，150 m和270 m （圖略）高度盛行風(fēng)向的日變化趨勢(shì)基本一致，但隨高度增加，盛行風(fēng)向比例減弱。遠(yuǎn)郊區(qū)冬季風(fēng)向沒(méi)有顯著日變化差異，白天和夜間均以西北風(fēng)為主，其他3個(gè)季節(jié)風(fēng)向日變化顯著，春季和夏季夜間盛行偏東風(fēng)，白天沒(méi)有明顯盛行風(fēng)向，秋季夜間盛行偏西風(fēng)，白天盛行西北風(fēng)。城區(qū)春季、秋季和冬季均沒(méi)有顯著日變化差異，春季整天盛行西南風(fēng)，秋冬季沒(méi)有明顯盛行風(fēng)向，夏季夜間盛行西南風(fēng)，白天盛行東北風(fēng)。城區(qū)站點(diǎn)附近高樓林立，下墊面復(fù)雜，風(fēng)向易受城市局地環(huán)境影響。

圖6 2018年北京（a1、b1、c1、d1）遠(yuǎn)郊區(qū)和（a2、b2、c2、d2）城區(qū)水平風(fēng)向出現(xiàn)頻率日變化：（a）春季；（b）夏季；（c）秋季； （d）冬季Fig. 6 Diurnal variation of the horizontal wind direction frequency in (a1, b1, c1, d1) suburban and (a2, b2, c2, d2) urban areas of Beijing in 2018:(a) Spring; (b) summer; (c) autumn; (d) winter

圖7為北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)2018年1月1日至12月31日150 m和270 m高度層的平均水平風(fēng)速日變化。從圖中可以看到，北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)150 m和270 m高度層的水平風(fēng)速日變化趨勢(shì)基本一致，表現(xiàn)為白天小于夜間，主要是因?yàn)榘滋焱牧骰顒?dòng)強(qiáng)，水平風(fēng)速在湍流耗散作用下減小，而夜間大氣層結(jié)比較穩(wěn)定，湍流活動(dòng)較弱，對(duì)大氣動(dòng)能的耗散作用相應(yīng)減弱，地表對(duì)風(fēng)速的拖拽和摩擦作用很難向上傳遞，水平風(fēng)速增大（張舒婷等, 2017）。從圖中還可以看到，隨高度增加，風(fēng)速增大，且同一高度層遠(yuǎn)郊區(qū)的水平風(fēng)速明顯大于城區(qū)，這與城區(qū)下墊面復(fù)雜且地面粗糙度大有關(guān)，風(fēng)速受其摩擦和拖拽作用影響減小。

圖7 2018年北京遠(yuǎn)郊區(qū)和城區(qū)150 m和270 m高度層水平風(fēng)速日變化：（a）春季；（b）夏季；（c）秋季；（d）冬季Fig. 7 Diurnal variation of the horizontal wind speed at heights of 150 m and 270 m in suburban and urban areas of Beijing in 2018: (a) Spring;(b) summer; (c) autumn; (d) winter

圖8和圖9為北京遠(yuǎn)郊區(qū)和城區(qū)2018年1月1日至12月31日150 m和270 m高度層的垂直速度及垂直風(fēng)頻率在四季的日變化。從圖中可見(jiàn)，遠(yuǎn)郊區(qū)正速度隨高度增加而增大，負(fù)速度隨高度變化很小，城區(qū)正、負(fù)速度隨高度變化均較小；遠(yuǎn)郊區(qū)正、負(fù)速度出現(xiàn)頻率反相關(guān)，正速度出現(xiàn)頻率增大，負(fù)速度出現(xiàn)頻率則減小，反之亦然；城區(qū)在四季正速度出現(xiàn)頻率均明顯大于負(fù)速度出現(xiàn)頻率，特別是春季和冬季，說(shuō)明城區(qū)150～270 m高度以正速度為主，與前面的分析結(jié)論一致。

圖8 2018年北京遠(yuǎn)郊區(qū)和城區(qū)150 m和270 m高度層垂直風(fēng)速（正、負(fù)速度）日變化：（a）春季；（b）夏季；（c）秋季；（d）冬季Fig. 8 Diurnal variation of the average vertical wind speed at heights of 150 m and 270 m in suburban and urban areas of Beijing in 2018: (a) Spring;(b) summer; (c) autumn; (d) winter

圖9 2018年北京遠(yuǎn)郊區(qū)和城區(qū)150 m和270 m高度層垂直風(fēng)頻率日變化：（a）春季；（b）夏季；（c）秋季；（d）冬季Fig. 9 Diurnal variation of the frequency of the vertical wind speed at heights of 150 m and 270 m in suburban and urban areas of Beijing in 2018:(a) Spring; (b) summer; (c) autumn; (d) winter

遠(yuǎn)郊區(qū)和城區(qū)在150 m及270 m高度層的垂直速度及垂直風(fēng)頻率日變化趨勢(shì)基本一致，以270 m高度層為例分析兩地垂直速度日變化特征。遠(yuǎn)郊區(qū)正速度值明顯大于負(fù)速度值，垂直速度在四季具有相同的日變化特征，正速度呈單峰形，峰值出現(xiàn)在午后，負(fù)速度呈單谷形，谷值出現(xiàn)時(shí)間與正速度峰值時(shí)間對(duì)應(yīng)，表明午間地表熱量最大的時(shí)刻湍流活動(dòng)最強(qiáng)，整體表現(xiàn)為白天垂直速度大于夜間，且白天正速度出現(xiàn)頻率大于負(fù)速度出現(xiàn)頻率，主要是因?yàn)榘滋斓乇斫邮仗?yáng)輻射增加，熱力作用增強(qiáng)，對(duì)流旺盛，湍流較強(qiáng)，垂直速度的量值也隨之增大，并且以向上的正速度為主（張舒婷等, 2017）。城區(qū)垂直速度以正速度為主，負(fù)速度基本無(wú)日變化，正速度在四季的日變化差異較大，冬季正負(fù)速度平均值相差不大，均較小，說(shuō)明湍流活動(dòng)較弱，且日變化趨勢(shì)不顯著；春季和秋季的日變化趨勢(shì)比較一致，呈單峰單谷型，峰值出現(xiàn)在傍晚，谷值出現(xiàn)在早上07:00（北京時(shí)間）左右，即白天垂直速度大于夜間，原因同前面的分析，且正速度值略大于負(fù)速度值；夏季正速度顯著大于負(fù)速度，且明顯大于其他三季，正速度沒(méi)有顯著日變化趨勢(shì)，整天均較大。

4 結(jié)論

本文利用2018年1月1日至12月31日在北京觀象臺(tái)站獲得的風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)資料和河北香河站獲得的聲雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)資料，比較分析北京城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)的低層大氣風(fēng)場(chǎng)特征，包括垂直分布特征及風(fēng)場(chǎng)日變化。主要結(jié)果如下：

（1）同一季節(jié)城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)盛行風(fēng)向的垂直分布特征略有差異，春夏季城區(qū)受局地山谷風(fēng)影響顯著，以偏西南偏南氣流為主，城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)秋冬季受冷空氣活動(dòng)影響，以西北風(fēng)為主。水平風(fēng)向日變化特征具有季節(jié)差異，遠(yuǎn)郊區(qū)冬季整天均以西北風(fēng)為主，春夏季夜間盛行偏東風(fēng)，白天沒(méi)有明顯盛行風(fēng)向，秋季夜間盛行偏西風(fēng)，白天盛行西北風(fēng)；城區(qū)夏季夜間盛行西南風(fēng)，白天盛行東北風(fēng)，其他三季沒(méi)有顯著日變化。

（2）水平風(fēng)速隨高度增加而增大，同一高度層，遠(yuǎn)郊區(qū)的平均水平風(fēng)速大于城區(qū)，主要因?yàn)槌菂^(qū)高樓林立，地面粗糙度增大，受其摩擦和拖拽作用影響，低層大氣水平風(fēng)速小于遠(yuǎn)郊區(qū)。城區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)水平風(fēng)速日變化趨勢(shì)為白天小于夜間，主要是因?yàn)榘滋焱牧骰顒?dòng)強(qiáng)，水平風(fēng)速在湍流耗散作用下減小，而夜間大氣層結(jié)比較穩(wěn)定，湍流活動(dòng)較弱，對(duì)大氣動(dòng)能的耗散作用相應(yīng)減弱，地表對(duì)風(fēng)速的拖拽和摩擦作用很難向上傳遞，水平風(fēng)速增大。

（3）遠(yuǎn)郊區(qū)600 m高度以下垂直風(fēng)速以0值為軸，左右對(duì)稱(chēng)，正負(fù)速度出現(xiàn)頻率相當(dāng)，且四季分布趨勢(shì)相同；城區(qū)垂直分布特征在四季差異較大，1月和4月在390 m高度以下，正速度出現(xiàn)頻率明顯大于負(fù)速度，7月和10月在630 m高度以下，正負(fù)速度出現(xiàn)頻率相當(dāng)。遠(yuǎn)郊區(qū)正速度值明顯大于負(fù)速度值，垂直速度在四季具有相同的日變化特征，呈單峰形，峰值出現(xiàn)在午后；城區(qū)垂直速度以正速度為主，在四季的日變化差異較大，冬季日變化趨勢(shì)不顯著，春秋季呈單峰單谷型，白天垂直速度大于夜間，夏季正速度顯著大于負(fù)速度，且明顯大于其他三季，正速度沒(méi)有顯著日變化趨勢(shì)，整天均較大。

以上分析結(jié)論表明，北京城區(qū)和郊區(qū)風(fēng)場(chǎng)特征差異與其他特大城市相比無(wú)特殊性，其差異性主要受大氣環(huán)流、局地地形、下墊面環(huán)境等因素影響。

致謝感謝北京國(guó)家綜合氣象觀測(cè)實(shí)驗(yàn)基地、華北香河全大氣層野外科學(xué)觀測(cè)研究站提供觀測(cè)數(shù)據(jù)。