酒泉市大氣邊界層逆溫特征及其與沙塵天氣的關(guān)系

任桂萍，柯 偉，王婷婷，喬 戈

（1.嘉峪關(guān)市氣象局，甘肅 嘉峪關(guān) 735100；2.黑龍江省氣象局，黑龍江 哈爾濱 150001）

大氣邊界層位于對(duì)流層的最底部， 是最靠近地面的氣層，與人類關(guān)系甚為密切[1]。 大氣邊界層的熱源主要來(lái)源于地面輻射，一般情況下，大氣邊界層內(nèi)的氣溫隨高度的增加而下降， 如果出現(xiàn)氣溫隨高度增加而升高的反?，F(xiàn)象，氣象學(xué)上稱之為“逆溫”，發(fā)生逆溫現(xiàn)象的大氣層稱之為“逆溫層”[2]。逆溫層是一個(gè)穩(wěn)定的層結(jié)，會(huì)抑制大氣邊界層中對(duì)流、湍流運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，不利于懸浮在空氣中的煙塵、雜質(zhì)及有害氣體向上空擴(kuò)散，從而引起嚴(yán)重的空氣污染，危害人類的身體健康。

國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)邊界層逆溫開展了大量研究[3-10]，結(jié)果表明：邊界層逆溫常年普遍存在，并且與霧霾、暴雨、沙塵等氣象災(zāi)害關(guān)系密切[11-21]，受下墊面、天氣氣候等因素影響，其分布規(guī)律在不同地區(qū)呈現(xiàn)不同的年、季、月和日變化特征，如Milionis 等[4]研究發(fā)現(xiàn)英格蘭東部沿海和非沿海地區(qū)的逆溫特征有明顯的差異， 逆溫厚度在沿海地區(qū)存在一個(gè)非常明顯的大值區(qū)；張佃國(guó)等[8]指出山東濟(jì)南地區(qū)邊界層逆溫日數(shù)夏季最少，逆溫強(qiáng)度春季最強(qiáng)；鄧敏君等[11]認(rèn)為銀川市逆溫與霧霾天氣的季節(jié)變化特征一致；仇會(huì)民等[19]發(fā)現(xiàn)在浮塵天氣維持期間逆溫層溫差與能見度具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在沙塵暴天氣期間，逆溫層中溫度梯度明顯，沙塵暴轉(zhuǎn)為浮塵天氣時(shí)，逆溫層溫差和厚度存在明顯的躍增；李巖瑛等[20]指出沙塵天氣的邊界層逆溫有顯著的晝夜變化， 白天逆溫強(qiáng)而多， 且揚(yáng)沙、 沙塵暴和浮塵分別以鋒面輻射逆溫、擾動(dòng)逆溫和輻射逆溫為主；楊興華等[21]認(rèn)為沙塵暴發(fā)生前后邊界層逆溫經(jīng)歷了減弱—消失—重建的變化過(guò)程；也有研究表明：逆溫對(duì)調(diào)節(jié)氣溶膠的分布起著特殊的作用，逆溫層厚度、強(qiáng)度和大氣污染濃度呈正相關(guān)關(guān)系[22-31]；逆溫出現(xiàn)頻率增加時(shí)，急性呼吸系統(tǒng)疾病和心血管疾病的住院人數(shù)也顯著增加[32]等。

酒泉市地處河西走廊西部， 降水稀少， 氣候干燥，沙塵天氣多發(fā)。目前針對(duì)酒泉邊界層逆溫特征及其與沙塵天氣的關(guān)系研究尚未深入開展。本文利用2009—2018 年近10 a L 波段雷達(dá)探空觀測(cè)資料，深入分析酒泉市邊界層逆溫層特征及演變規(guī)律； 并結(jié)合近10 a 酒泉沙塵觀測(cè)資料，初步分析逆溫與不同等級(jí)沙塵天氣的關(guān)系，以期在提高沙塵災(zāi)害服務(wù)水平的同時(shí)為政府部門進(jìn)行大氣污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

高空資料來(lái)源于酒泉國(guó)家基準(zhǔn)氣候站（98.48°E，39.72°N，海拔高度為1 479 m）2009 年1 月1 日—2018 年12 月31 日逐日08 時(shí)和20 時(shí)L 波段雷達(dá)觀測(cè)資料秒級(jí)數(shù)據(jù)； 沙塵數(shù)據(jù)來(lái)源于酒泉國(guó)家基準(zhǔn)氣候站提供的地面常規(guī)觀測(cè)資料。

1.2 方法

研究表明[33-34]：河西走廊年均邊界層高度1 700～2 200 m，4—6 月較高，＞3 000 m，夏季河西走廊西部對(duì)流邊界層厚度最高＞4 000 m， 故本文選?。? km 作為河西走廊西部酒泉邊界層高度的研究范圍。

利用L 波段（1 型）高空氣象探測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件[35]對(duì)逐日08、20 時(shí)（北京時(shí)）兩次施放的GTS1型數(shù)字式探空儀的觀測(cè)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 得到逐日兩個(gè)時(shí)次的逆溫資料，包括層次、氣壓、高度、厚度、氣溫、濕度、露點(diǎn)、強(qiáng)度、風(fēng)向、風(fēng)速等，垂直分辨率為30 m 間隔， 使用MATLAB 數(shù)據(jù)處理軟件分別篩選整理08 時(shí)和20 時(shí)＜5 km 的逆溫要素， 使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析逆溫特征。

定義逆溫層起始高度H1為逆溫底高，逆溫層終止高度H2為逆溫頂高， 逆溫層厚度ΔH =H2-H1，單位為m；逆溫層底氣溫T1，逆溫層頂氣溫T2，逆溫層溫差為ΔT =T2－ T1，單位為℃；逆溫強(qiáng)度定義為逆溫層內(nèi)每升高100 m 溫度的升高值， 用I 表示： I =ΔT/ΔH×100，單位：℃·hm-1。

定義逆溫層底高=0 為接地逆溫；逆溫層底高＞0的為懸浮逆溫（當(dāng)邊界層內(nèi)出現(xiàn)兩層以上懸浮逆溫時(shí)，記入逆溫層厚度較大者）； 08 時(shí)或20 時(shí)任一時(shí)次出現(xiàn)逆溫，計(jì)為一個(gè)逆溫日；按照氣象學(xué)方法劃分春季（3—5 月）、夏季（6—8 月）、秋季（9—11 月）、冬季（12 月—翌年2 月）；根據(jù)氣象觀測(cè)規(guī)范定義沙塵天氣包括沙塵暴、揚(yáng)沙和浮塵。

2 大氣邊界層逆溫特征

2.1 逆溫日數(shù)和頻率特征

2.1.1 逆溫日數(shù)和頻率的總體特征

對(duì)酒泉市2009—2018 年逐日08 時(shí)和20 時(shí)探空資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，近10 a 酒泉市邊界層逆溫日3 073 d，逆溫出現(xiàn)頻率84.1%，其中接地逆溫出現(xiàn)頻率72.9%，懸浮逆溫出現(xiàn)頻率29.5%；08 時(shí)出現(xiàn)逆溫日數(shù)2 844 d，逆溫出現(xiàn)頻率78.4 %；20 時(shí)逆溫日數(shù)1 622 d，逆溫出現(xiàn)頻率44.7%。傍晚后，地面輻射冷卻不斷加劇， 近地層氣溫受地面輻射冷卻迅速下降形成逆溫并不斷加強(qiáng)維持至次日日出前；次日日出后，地面吸收太陽(yáng)短波輻射迅速增暖，近地層氣溫吸收地面長(zhǎng)波輻射迅速升高， 下暖上冷易產(chǎn)生垂直運(yùn)動(dòng)， 逆溫被打破甚至消失， 日落后又重新建立；因此，20 時(shí)是逆溫形成的初始階段，08 時(shí)是逆溫加強(qiáng)維持階段， 故08 時(shí)接地逆溫出現(xiàn)頻率比20 時(shí)多。

近10 a，08 時(shí)接地逆溫2011 年出現(xiàn)日數(shù)最少，為139 d，逆溫頻率38%，2017 年最多，為313 d，逆溫頻率87%；20 時(shí)接地逆溫2009 年出現(xiàn)日數(shù)最少，為62 d，逆溫頻率17%，2017 年最多，為121 d，逆溫頻率33%； 懸浮逆溫日數(shù)則無(wú)明顯年際變化特征，年平均出現(xiàn)頻率穩(wěn)定在20%左右（圖1）。 近10 a 酒泉市沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)等溫層。

圖1 2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)逆溫頻率的年變化

為了明確酒泉市逆溫出現(xiàn)頻率的氣候趨勢(shì)，對(duì)逆溫出現(xiàn)頻率做Mann-Kendall 趨勢(shì)性分析并檢驗(yàn)，結(jié)果表明：近10 a，酒泉市08 時(shí)和20 時(shí)逆溫出現(xiàn)頻率均呈增加趨勢(shì)，通過(guò)0.01 的顯著性檢驗(yàn)，其中08 時(shí)接地逆溫出現(xiàn)頻率增加尤為明顯，懸浮逆溫出現(xiàn)頻率略有增加。

2.1.2 逆溫日數(shù)和頻率的季節(jié)特征

2009—2018 年， 酒泉市08 時(shí)和20 時(shí)接地逆溫、懸浮逆溫出現(xiàn)頻率均表現(xiàn)為秋冬高、春夏小的季節(jié)特征。其中20 時(shí)接地逆溫出現(xiàn)頻率季節(jié)差異最為懸殊，春夏僅為10%，秋冬高達(dá)90%。 這是因?yàn)榇合募景滋鞖鉁馗?，熱力?duì)流發(fā)展旺盛，垂直混合強(qiáng)烈，至20 時(shí)逆溫層大多被破壞， 又因春夏季日落晚（20時(shí)以后），至逆溫資料獲取時(shí)新的逆溫層結(jié)還沒(méi)有建立，因此春夏季20 時(shí)逆溫出現(xiàn)頻率低。 秋冬季晴天日數(shù)多， 低云量少， 日照短， 大風(fēng)日數(shù)少， 日落早（18—19 時(shí)），20 時(shí)之前地面已經(jīng)開始輻射降溫，至資料獲取時(shí)， 新的逆溫層結(jié)已經(jīng)建立， 所以秋冬季20 時(shí)逆溫出現(xiàn)頻率多。

圖2 2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)逆溫頻率的季節(jié)變化

2.1.3 逆溫日數(shù)和頻率的月變化特征

從逆溫出現(xiàn)頻率的月分布來(lái)看：20 時(shí)接地逆溫和懸浮逆溫出現(xiàn)頻率在1—12 月基本呈“U” 型分布； 20 時(shí)接地逆溫出現(xiàn)頻率3—6 月皆低于10%，其中5 月最低， 僅為1%，10 a 間只有2010、2013、2018 年5 月出現(xiàn)過(guò)接地逆溫， 其余年份均未出現(xiàn)過(guò)；20 時(shí)懸浮逆溫頻率亦是5—7 月較低，在10%左右；12 月—次年2 月較高，在40%左右。 08 時(shí)的接地逆溫出現(xiàn)頻率全年無(wú)明顯變化，除5 月低于50%以外，其余月份穩(wěn)定＞60%（圖3）。

圖3 2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)逆溫頻率的月變化

2.2 逆溫屬性的統(tǒng)計(jì)特征

逆溫的產(chǎn)生與地理位置、天氣、地形和大氣污染等因素有關(guān)，按照性質(zhì)可分為：輻射逆溫、下沉逆溫、鋒面逆溫、湍流逆溫和鋒面輻射逆溫。其中輻射逆溫和鋒面輻射逆溫是由于熱力條件形成的， 多為接地逆溫；下沉逆溫、鋒面逆溫和湍流逆溫由于動(dòng)力條件所致，多為懸浮逆溫。 根據(jù)逆溫的不同性質(zhì)，利用李巖瑛[33]提出的計(jì)算方法，運(yùn)用以下公式進(jìn)行計(jì)算分類：

其中，θ 代表位溫，P 為氣壓，T 為氣溫，Td為露點(diǎn)溫度，i 為高空層數(shù)。

若P（i+1）＜P（i），T（i+1）＞T（i），Td（i+1）＜Td（i），定義i=1，為輻射逆溫。 這是因?yàn)檩椛淠鏈厥怯捎诘孛鎻?qiáng)烈的有效輻射所致，逆溫常出現(xiàn)在地表第一層；定義從1 到i，絕對(duì)值[（T（1）-θ（1）]- [T（i）-θ（i）]≤0.1，為湍流逆溫，否則為下沉逆溫。這是因?yàn)橥牧髂鏈氐奶攸c(diǎn)是逆溫層以下至地面之間層結(jié)曲線與干絕熱線平行； 下沉逆溫中高空氣溫與露點(diǎn)溫度差值很大，且隨高度的增加而增加。

若P（i+1）＜P（i），T（i+1）＞T（i），Td（i+1）＜Td（i），定義i=1，為鋒面輻射逆溫，否則為鋒面逆溫。 這是因?yàn)殇h面逆溫中濕度與溫度同時(shí)隨高增加而增加，如果鋒面逆溫出現(xiàn)在地表第一層， 則為鋒面輻射逆溫。對(duì)2009—2018 年間酒泉市逆溫類型進(jìn)行計(jì)算分析得到以下結(jié)論（圖4）：酒泉市白天（08 時(shí)）出現(xiàn)頻率最多的是下沉逆溫（65%）， 其次是鋒面逆溫（13%），最少的為湍流逆溫（8%）和鋒面輻射逆溫（6%）。 下沉逆溫一年四季出現(xiàn)頻率差異不大，月平均出現(xiàn)日數(shù)為18 d；鋒面逆溫主要出現(xiàn)在冬、春季，月平均出現(xiàn)日數(shù)5 d，夏季出現(xiàn)頻率最少，月平均出現(xiàn)日數(shù)僅為2 d；，湍流逆溫主要發(fā)生在春、夏季；輻射逆溫因地面強(qiáng)烈輻射形成， 一般在日出后逐漸消失；酒泉市4—9 月日出時(shí)間在6—7 時(shí)左右，而探空資料獲取時(shí)間為08 時(shí)，此時(shí)輻射逆溫已經(jīng)被破壞消失，故監(jiān)測(cè)到的輻射逆溫出現(xiàn)頻率代表意義不明顯。

圖4 2009—2018 年08 時(shí)各類逆溫日數(shù)季節(jié)變化

2.3 逆溫厚度特征

過(guò)去10 a，酒泉市邊界層逆溫厚度總體呈減小趨勢(shì)（圖5），年平均逆溫厚度240 m。 其中08 時(shí)平均接地逆溫厚度298 m，平均懸浮逆溫厚度280 m；20 時(shí)平均接地逆溫厚度124 m，平均懸浮逆溫厚度284 m；10 a 中接地逆溫厚度最大為2 264 m，出現(xiàn)在2017 年1 月5 日08 時(shí)；懸浮逆溫厚度最大為2 249 m，出現(xiàn)在2010 年2 月10 日08 時(shí)。

圖5 2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)逆溫厚度的年變化

近10 a 來(lái)， 酒泉逆溫平均厚度表現(xiàn)為夏季最小，冬季最大；春、夏、秋和冬季分別為196、171、211和370 m（圖6）。 其中夏季接地逆溫平均厚度153 m，冬季351 m； 夏季懸浮逆溫平均厚度189 m， 冬季389 m。 冬季日出晚，日落早，逆溫形成的早且維持時(shí)間長(zhǎng)，有利于逆溫層發(fā)展增厚，夏季則相反，日出早，日落晚，逆溫形成得晚且維持時(shí)間短，不利于逆溫層發(fā)展增厚。

圖6 2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)逆溫厚度的季節(jié)變化

酒泉市1—12 月逆溫厚度整體呈現(xiàn)兩頭高中間低的“U”型分布（圖7）。 其中，08 時(shí)，接地逆溫厚度12 月最大，為536 m；6 月最小，僅為196 m；懸浮逆溫厚度1 月最大，為420 m，6 月最小，僅為176 m。20 時(shí)， 接地逆溫厚度12 月最大， 為308 m，4 月最小，僅為52 m；懸浮逆溫厚度12 月最大，為377 m，6 月最小，僅為166 m。

圖7 2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)逆溫厚度的月變化

2.4 逆溫強(qiáng)度特征

逆溫層內(nèi)溫度垂直遞減率稱為逆溫強(qiáng)度， 它是大氣層結(jié)穩(wěn)定度的重要指標(biāo)之一。 2009—2018 年間，酒泉市接地逆溫強(qiáng)度呈“單峰型”分布，懸浮逆溫強(qiáng)度無(wú)明顯年際差異（圖8）。 年平均逆溫強(qiáng)度為1.7 ℃·hm-1。 單日最大逆溫強(qiáng)度11.4 ℃·hm-1，出現(xiàn)在2014 年2 月14 日。 08 和20 時(shí)平均接地逆溫強(qiáng)度分別為2.58、2.09 ℃·hm-1，08 和20 時(shí)平均懸浮逆溫強(qiáng)度分別僅為1.14、1.17 ℃·hm-1，接地逆溫強(qiáng)度達(dá)懸浮逆溫強(qiáng)度的2 倍之多。

圖8 2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)逆溫強(qiáng)度的年變化

08 時(shí)和20 時(shí)，酒泉市接地逆溫強(qiáng)度均表現(xiàn)為秋季大，冬季小。08 時(shí)接地逆溫在春、夏、秋和冬季的平均逆溫強(qiáng)度分別為2.64、2.46、2.89 和2.37 ℃·hm-1；20 時(shí)接地逆溫在春、夏、秋和冬季的平均逆溫強(qiáng)度分別為2.34、1.87、2.58 和1.68 ℃·hm-1；懸浮逆溫強(qiáng)度則無(wú)明顯季節(jié)差異（圖9）。

圖9 2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)逆溫強(qiáng)度的季節(jié)變化

從逆溫強(qiáng)度的月分布來(lái)看（圖10），接地逆溫強(qiáng)度呈“雙峰型”分布，4、10 月較大，6、12 月較??；其中4、10 月08 時(shí)接地逆溫強(qiáng)度分別為2.81、3.23 ℃·hm-1，20 時(shí)分別為2.5、2.87 ℃·hm-1；6 月、12 月08 時(shí)接地逆溫強(qiáng)度分別為2.18、2.05 ℃·hm-1； 20 時(shí)分別為1.61、1.46 ℃·hm-1；懸浮逆溫強(qiáng)度無(wú)明顯月際差異。

圖10 2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)逆溫強(qiáng)度的月變化

為了進(jìn)一步分析逆溫強(qiáng)度變化，本文將逆溫強(qiáng)度分成6 個(gè)等級(jí)（表1），結(jié)果表明：兩個(gè)時(shí)次逆溫出現(xiàn)頻率最高的均是2 級(jí)，其次是1 級(jí)；其中08 時(shí)1～2 級(jí)出現(xiàn)頻率占比50.3%，20 時(shí)占比69.5%（表2）；3～6 級(jí)出現(xiàn)頻率均隨逆溫等級(jí)的升高而減小。5 ℃·hm-1以上的強(qiáng)逆溫主要出現(xiàn)在9—11 月，占比73%，5—6 月最小，僅為10%；近10 a，強(qiáng)逆溫出現(xiàn)頻次最多的是2014 年，為32 d，最少2011 年，僅4 d，出現(xiàn)頻次總體呈增加趨勢(shì)。

表1 逆溫強(qiáng)度級(jí)別分類

表2 08 時(shí)和20 時(shí)各等級(jí)逆溫強(qiáng)度的出現(xiàn)日數(shù)和頻率

2.5 雙層逆溫特征

雙層逆溫是指邊界層內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)接地逆溫和懸浮逆溫，或者同時(shí)出現(xiàn)兩層不連續(xù)懸浮逆溫。2009—2018 年， 酒泉市雙層逆溫出現(xiàn)頻率呈線性增加趨勢(shì)， 其中08 時(shí)雙層逆溫日數(shù)462 d， 出現(xiàn)頻率12.7%，20 時(shí)雙層逆溫日數(shù)249 d， 出現(xiàn)頻率6.8%；從雙層逆溫的特征分布來(lái)看，08 時(shí)多于20 時(shí)，秋冬季多于春夏季。

對(duì)酒泉市兩種不同類型的雙層逆溫統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：酒泉市雙層逆溫以接地—懸浮逆溫為主，近10 a出現(xiàn)日數(shù)379 d，占比82%；懸浮—懸浮逆溫日數(shù)為83 d，僅占比18%。逆溫厚度隨著層次的升高而增加，逆溫強(qiáng)度隨著層次的升高而減小。 下層逆溫出現(xiàn)在0～1 km，上層逆溫出現(xiàn)在2～3 km（表3）。

表3 2009—2018 年08 時(shí)雙層逆溫特征

冬季酒泉市多受極地冷高壓控制， 高壓中心附近有持久而強(qiáng)盛的下沉運(yùn)動(dòng)， 在距地面2 km 以上的氣層中極易產(chǎn)生懸浮的下沉逆溫， 同時(shí)受極地高壓的影響， 夜間多晴朗無(wú)云， 由于地面有效輻射加強(qiáng)，極易在近地面層1 km 以內(nèi)形成輻射降溫，所以，冬季出現(xiàn)雙層逆溫的日數(shù)明顯偏多于其他季節(jié)。

3 邊界層逆溫特征與沙塵天氣的關(guān)系

3.1 近10 a 酒泉沙塵天氣發(fā)展趨勢(shì)

近10 a，酒泉市總共發(fā)生沙塵日數(shù)120 d，其中沙塵暴22 d、揚(yáng)沙58 d、浮塵40 d。沙塵暴呈線性減少趨勢(shì)， 揚(yáng)沙線性增加， 浮塵則無(wú)明顯變化， 其中2015、2017、2018 年均未出現(xiàn)沙塵暴。從酒泉沙塵天氣季節(jié)分布來(lái)看：春季最多，約占65%，秋季最少，僅為7%；近10 a 酒泉市秋季沒(méi)有發(fā)生過(guò)沙塵暴。

3.2 不同強(qiáng)度沙塵天氣與逆溫要素的關(guān)系

統(tǒng)計(jì)2009—2018 年08 時(shí)和20 時(shí)不同強(qiáng)度沙塵天氣發(fā)生時(shí)逆溫頻率、逆溫厚度和逆溫強(qiáng)度，結(jié)果表明（表4）：沙塵暴和揚(yáng)沙天氣發(fā)生時(shí)，逆溫厚度、逆溫強(qiáng)度晚間比早間有所減小， 這是因?yàn)樯硥m暴和揚(yáng)沙一般發(fā)生在午后至傍晚， 強(qiáng)冷空氣入侵地面的強(qiáng)大動(dòng)力作用和地面局地?zé)崃ψ饔霉餐鹂諝庠诖怪狈较蛏袭a(chǎn)生劇烈的擾動(dòng)，破壞了逆溫層；浮塵發(fā)生時(shí)，近地層層結(jié)較穩(wěn)定，垂直湍流較弱，有利于逆溫的維持， 并且空氣中的塵粒阻隔了地面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收，加劇逆溫效應(yīng)，因此逆溫強(qiáng)度有所加強(qiáng)。為了進(jìn)一步明確酒泉市逆溫與沙塵天氣的影響機(jī)制，統(tǒng)計(jì)分析了沙塵發(fā)生前后逆溫要素的特征變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：沙塵當(dāng)天，逆溫厚度較前一日明顯增加，逆溫強(qiáng)度減弱，沙塵過(guò)后，逆溫厚度迅速減小，逆溫強(qiáng)度增強(qiáng)，其中沙塵暴發(fā)生前后逆溫厚度、逆溫強(qiáng)度變化最為明顯。沙塵暴、揚(yáng)沙和浮塵天氣發(fā)生當(dāng)日逆溫厚度最大， 分別為291、315、425 m， 逆溫強(qiáng)度最小，分別為0.7、2.2、1.5 ℃·hm-1；前一日次之，分別為182、303、383 m，后一日最小，分別為177、275、314 m；逆溫強(qiáng)度在沙塵暴、 揚(yáng)沙和浮塵天氣發(fā)生前一日最大，分別為2.7、2.6、2.4 ℃·hm-1，后一日次之，分別為1.5、2.1、1.7 ℃·hm-1； 當(dāng)日最小， 分別為0.7、2.2、1.5 ℃·hm-1；其中，沙塵暴對(duì)逆溫強(qiáng)度的削弱最為明顯（圖11），這是由于沙塵暴發(fā)生當(dāng)日強(qiáng)烈的湍流交換作用使邊界層大氣混合較為均勻， 逆溫層減弱甚至消失，沙塵暴過(guò)后湍流交換減弱，逆溫層重新建立或者增強(qiáng)。

圖11 沙塵發(fā)生前、發(fā)生時(shí)、發(fā)生后的逆溫變化

表4 沙塵天氣發(fā)生當(dāng)日08 時(shí)和20 時(shí)逆溫變化

4 結(jié)論

（1）2009—2018 年， 酒泉市邊界層單層逆溫出現(xiàn)頻率84.1%，其中接地逆溫占比72.9%，懸浮逆溫29.5%；年平均逆溫厚度240 m，年平均逆溫強(qiáng)度1.7 ℃·hm-1； 雙層逆溫出現(xiàn)頻率12.7%， 其中接地—懸浮逆溫82%；懸浮—懸浮逆溫18%，年平均逆溫強(qiáng)度1.1 ℃·hm-1。逆溫強(qiáng)度跨度區(qū)間大，最強(qiáng)逆溫可達(dá)11.4 ℃·hm-1，最小僅為0.1 ℃·hm-1；接地逆溫強(qiáng)度是懸浮逆溫強(qiáng)度2 倍之多，5 ℃·hm-1以上的強(qiáng)逆溫主要出現(xiàn)在秋季（73%）。

（2）2009—2018 年，酒泉市08 時(shí)逆溫出現(xiàn)頻率78.4%，20 時(shí)逆溫出現(xiàn)頻率44.7%， 無(wú)論是08 時(shí)還是20 時(shí)，接地逆溫的出現(xiàn)頻率、逆溫厚度和逆溫強(qiáng)度均大于懸浮逆溫（20 時(shí)懸浮逆溫厚度大于接地逆溫厚度）；接地逆溫和懸浮逆溫的出現(xiàn)頻率和逆溫厚度季節(jié)變化特征均表現(xiàn)為冬季大、夏季小，其中冬季接地逆溫和懸浮逆溫平均厚度分別為351、389 m，夏季僅為153、189 m；逆溫強(qiáng)度無(wú)明顯季節(jié)差異。

（3）近10 a 酒泉市沙塵暴日數(shù)明顯減少，揚(yáng)沙日數(shù)顯著增多，浮塵日數(shù)略有增多但不明顯；通過(guò)分析不同強(qiáng)度沙塵天氣與逆溫關(guān)系發(fā)現(xiàn)， 沙塵天氣對(duì)逆溫強(qiáng)度有削弱作用，對(duì)逆溫厚度有增加作用，其中沙塵暴發(fā)生時(shí)逆溫變化最明顯， 平均逆溫厚度由182 m 增加至291 m，平均逆溫強(qiáng)度由2.73 ℃·hm-1降至0.67 ℃·hm-1。

（4）酒泉市出現(xiàn)最多的是下沉逆溫（65%），其次是鋒面逆溫（13%）和湍流逆溫（8%），最少為輻射逆溫（6%）和鋒面輻射逆溫（6%）。 下沉逆溫一年四季均有出現(xiàn)，月平均出現(xiàn)日數(shù)為18 d；鋒面逆溫主要出現(xiàn)在冬、春季，月平均出現(xiàn)日數(shù)5 d，夏季出現(xiàn)頻率最少，月平均出現(xiàn)日數(shù)僅為2 d；湍流逆溫主要發(fā)生在春、夏季。 逆溫的形成原因非常復(fù)雜，運(yùn)用公式計(jì)算的方法判斷逆溫類型，沒(méi)有考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂?、地理、地形等因素，?jì)算結(jié)果存在一定的誤差，有待于今后進(jìn)一步深入研究。