什么气象特征伴随/引起热逆温?

Question

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 !

Answer 1

热逆温的定义是当空气温度随高度升高而升高。在默认情况下，由于放热，对流层顶总是存在反演查普曼周期。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。诊断方程干绝热势温（\θ美元)是$$\frac{D \theta}{Dt}=\frac{\偏θ}{\偏t}+u\frac{\偏θ}{\偏x}+v\frac{\偏θ}{\偏y}+w\frac{\偏θ}{\偏z}=Q$$,在那里你美元，五美元,w美元风矢量的纬向、经向和垂直分量是问美元为非绝热升温速率。对上式求垂直导数为$ $ \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} = \压裂{\部分Q}{\部分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。

影响空气污染的因素有很多，但这真的取决于污染物。例如，臭氧污染不会受到逆温的太大影响，除了累积的早晨$ \ ce {NO_x} $早高峰。其他因素还包括形成PM2.5的水量。也有湿沉积和干沉积要考虑。你问的问题很笼统。