【摘 要】
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空气质量模式中湍流引起的垂直混合与湍流扩散系数K密切相关.为避免针对强稳定边界层计算中可能出现“无湍流大气”（即K=0）的异常结果，模式通过预设最小湍流扩散系数Kzmin，定义了K值的下限.检验表明天津空气质量模式整体模拟效果较好，但02:00—08:00存在系统性偏高的问题.针对这一问题，本文在天津大气稳定度特征分析和模式评估基础上，利用气象塔和系留获取真实湍流扩散系数，试验性修正重污染期间Kz
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（No.42130513）； 天津市气象局重点项目（No.202114zdxm01）；
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空气质量模式中湍流引起的垂直混合与湍流扩散系数K密切相关.为避免针对强稳定边界层计算中可能出现“无湍流大气”（即K=0）的异常结果，模式通过预设最小湍流扩散系数Kzmin，定义了K值的下限.检验表明天津空气质量模式整体模拟效果较好，但02:00—08:00存在系统性偏高的问题.针对这一问题，本文在天津大气稳定度特征分析和模式评估基础上，利用气象塔和系留获取真实湍流扩散系数，试验性修正重污染期间Kzmin取值，以期探索提升稳定层结条件下天津空气质量模式PM2.5模拟能力.结果表明：天津不同大气层结稳定度占比分别为4.91%（强不稳定）、9.33%（不稳定）、18.86%（弱不稳定）、50.29%（中性）、13.00%（较稳定）和3.61%（稳定）.大气稳定条件下PM2.5浓度(62.6μg·m-3)相较不稳定和中性条件(38.8μg·m-3)升高61.3%,02:00—08:00稳定大气层结占比显著提升（28.2%），模式对该时段PM2.5浓度模拟存在系统性高估现象（9.3%）.以2017年12月一次重污染过程为例开展模式敏感试验，该过程天津出现长时间逆温过程，高度达600 m以上，逆温强度达2.9℃·100 m-1，逆温层的持续存在抑制了污染物的垂直扩散.系留气艇和气象塔湍流观测表明：此次过程垂直湍流扩散速率存在明显日变化，白天(35 m~2·s-1)普遍高于夜间(＜14 m~2·s-1)，比值为2.5∶1，基于模式过程分析技术估算湍流混合使PM2.5浓度下降白天为-30μg·m-3·h-1，夜间显著减弱，低于-5μg·m-3·h-1，比值为6∶1，结合探空实测数据，空气质量模式中预设的Kzmin很可能造成对垂直湍流扩散作用的低估，并因此导致对夜间稳定层结PM2.5浓度的高估.根据观测对模式Kzmin取值优化，改进后模式对城市和郊区站PM2.5浓度模拟绝对误差分别下降36.6和46.1μg·m-3，且夜间PM2.5浓度极大值的改进效果更加明显，基于Kzmin的修正，可能有助于稳定层结条件下天津空气质量模式模拟能力提升.
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