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我国西北沙尘-边界层过程的激光雷达组网 观测研究

沙尘气溶胶,边界层,激光雷达

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.3 大气边界层和低空环境

我国西北干旱半干旱区是全球主要沙尘源区，也是生态环境极度敏感区域，整体气候干旱、地形复杂，沙尘活动与大气边界层过程的耦合作用深刻影响区域乃至全球气候、环境格局。其中，塔里木盆地作为区内最具代表性的区域，依托封闭复杂地形与广袤沙漠下垫面，深厚大气边界层频发，沙尘时空分布特征极具特殊性；河西走廊则是我国西北重要生态安全屏障，其气溶胶垂直结构演变直接关系区域气候稳定、生态保护与水资源安全。但目前相关研究存在诸多不足：针对塔里木盆地的研究多集中于强沙尘天气过程，连续晴空条件下沙尘与大气边界层的相互作用机制尚未明确，而河西走廊受高分辨率垂直观测资料限制，气溶胶垂直分布昼夜变化规律及核心驱动机制的研究也较为匮乏，导致对整个西北干旱半干旱区复杂地形下沙尘-边界层相互作用的认识不够充分。本研究首先整合多源卫星遥感、再分析数据与地基激光雷达实地观测数据，针对2000-2023年暖季塔里木盆地连续晴空过程，分析沙尘与大气边界层时空分布及昼夜差异，探明多重环流与边界层过程的调控机制，首次发现并解析双低空急流与双层沙尘特殊现象，划分三类主导天气形势，明确其对沙尘垂直再分布和深厚边界层维持的影响；其次，基于河西走廊实地观测，识别频繁出现的离地气溶胶层，揭示其昼夜变化规律、热力驱动机制与环境、辐射效应，构建简化预测概念模型。该研究补充了西北干旱半干旱区连续晴空背景下沙尘与边界层相互作用的研究短板，深化了复杂地形下大气边界层与沙尘、气溶胶耦合机制的科学认知，为区域气候预测、生态环境保护、水资源管理及大气污染防控提供了关键理论支撑与科学依据。