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什么气象特征伴随/引起热逆温?

我是一名物理学研究生，正在研究一个问题，即对城市空气污染进行统计(神经网络)预测。我得到了近20年来该市十几个气象特征的小时数值——温度、湿度、风速、风向、PM10、O_3.,所以₂据我所知，空气污染(特别是在冬季)通常是在热逆温发生时出现的，这意味着当城市上空的空气温度随着海拔高度而升高时，而不是降低。幸运的是，城市里有气象测量站，城外海拔1350米的地方也有气象站(城市本身海拔约600米)，这让我可以介绍另一个可能有用的特征——高低空的温度差异，作为热逆温的代表($T_{proxy-inv} = T_{high} - T_{low}$）.

我的问题是:当逆温发生时，还有哪些气象特征会受到影响，以便我可以将它们用作额外的代理?压力变化明显吗?或者在逆温期间风速很低?在热逆温过程中还会发生其他事情吗?或者你能告诉我除了逆温之外，还有什么气象效应会影响空气污染吗?Tnx !

回答

热逆温的定义是当空气温度随高度升高而升高。默认情况下，由于放热[查普曼循环][1]，对流层顶总是存在反演。但考虑到问题的背景，我们还是忽略这一点吧。让我们看一下热力学方程看看稳定性是如何变化的。[干绝热位温][2]($\theta$)的诊断方程为$$ frac{D \theta}{Dt}=\frac{\partial \theta}{\partial t}+u\frac{\partial \theta}{\partial x}+v\frac{\partial \theta}{\partial y}+w\frac{\partial \theta}{\partial z}=Q$$，其中$u$、$v$和$w$分别为风矢量的纬向分量、经向分量和垂直分量，$ Q$为非绝热升温速率。的垂直dervative上述方程是$ $ \压裂{\部分}{\部分t} \压裂{\部分\θ}{\部分z} + u \压裂{\部分}{x} \部分\压裂{\部分\θ}{\部分z} + v \压裂{\部分}{\偏y} \压裂{\部分\θ}{\部分z} + w \压裂{\部分}{部分z \} \压裂{\部分\θ}{\部分z} + \压裂{\偏u}{部分z \} \压裂{\部分\θ}{x} \部分+ \压裂{\部分v}{部分z \} \压裂{\部分\θ}{\偏y} + \压裂{\部分w}{部分z \} \压裂{\部分\θ}{\部分z}=\frac{\partial Q}{\partial z}$$。从这个方程中，我们可以看到，在一个容易产生热梯度的环境中，微分非绝热加热、稳定空气平流和垂直风切变可以增强逆温。本质上，逆温期间风速倾向于减小，但并非所有的慢风都会出现逆温。逆温往往发生在夜间到早晨，因为空气的冷却速度比陆地慢。 There are tons of other factors that influence air pollution, but it really depends on the pollutant. For example, ozone pollution won't be affected much by an inversion, with the exception of accumulating morning $\ce{NO_x}$ for a morning peak. Other factors include the amount of water for PM2.5 formation. There is also wet and dry deposition to consider. The question you are asking is very general. [1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Ozone%E2%80%93oxygen_cycle [2]: https://en.wikipedia.org/wiki/Potential_temperature

编辑总结

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\ begingroup美元谢谢你的回答!我预测的污染物是PM10。你关于风速和白天发生的几点是有帮助的。我还听说逆温会导致低空比高空湿度更高。中方对此有何评论?至于逆温期间的风速，是在所有高度都有低风速的趋势，还是有一定的梯度?例如，在逆风期间，所有高度的风都很弱，但尽管如此，风速还是会随着高度轻微增加或类似的情况?Tnx \ endgroup美元
- - - - - -NeStack
2021年8月15日12:00

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