一种更全面的测量地球边界层深度的方法

一种更全面的测量地球边界层深度的方法

宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种更全面的测量地球边界层深度的方法，这可能有助于改善对一系列恶劣天气事件的预测。

边界层是离地球最近的大气层，距离地表不到一英里。因为它是受地球表面对流热影响最大的一层，它负责突发的天气变化，如雷暴。边界层之所以得名，是因为它能捕捉到诸如污染、烟雾、森林火灾产生的烟雾以及大气中其他空气中的微粒。当太阳使地球表面变暖时，它也使空气变暖。温暖的空气上升，加深了边界层。

在发表在《大气与海洋技术杂志》(Journal of Atmospheric and Oceanic Technology)上的研究中，研究人员展示了目前使用的159台气象雷达如何实时跟踪边界层深度，边界层深度不断起伏。这一点很重要，因为边界层深度目前每天都要测量两次，从全国大约100个地点发射气象气球。除了实时采集外，雷达测量还提供了对边界层的更完整的分析，通过发送垂直和水平的脉冲来记录下是否有雪、雨或昆虫。

宾夕法尼亚州立大学约翰•班霍夫(John Banghoff)表示，边界层评估的不准确性导致预测出现重大错误。Banghoff说，这些不准确导致了糟糕的预测结果。如果我们能提高初始信息的准确性，未来的预测就会更好，在大多数模型中，边界层的估计值相差两倍，这是非常重要的。如果你的模型有百分之百的误差，它不会做得很好

除了对恶劣天气进行建模，了解边界层深度还可以改进空气污染模型和森林火灾预测模型。美国国家研究委员会(National Research Council) 2009年的一份报告强调了边界层深度监测的局限性，认为这是一个主要问题，并指出应该探索其他监测方法。

研究人员使用俄克拉荷马州中部的天气监视雷达-1988多普勒(WSR-88D)雷达测试雷达评估边界层深度的能力。班霍夫说，这些雷达比气象气球提供了更好的空间分辨率，根据这项研究的结果，它们在预测边界层深度方面也同样准确。这些方法也在全国8个不同的地区进行了测试，比如2月份的明尼苏达州和8月份的亚利桑那州，证明了这种方法的季节性可靠性。

“我们展示了作为基线的气象气球与雷达观测结果的对比。一旦我们发现雷达提供了准确的信息，我们就开始使用雷达数据全天跟踪边界层深度。然后，研究人员计划使用这些最新的雷达数据来适应模型，看看实时数据是否能改进模型。他们将使用四年多的存档数据来进一步探索和细化模型。

温暖的空气在大气中形成一个盖子，把下面的冷空气困住。Banghoff说，在恶劣的天气情况下，下面的空气会变热，穿透云层，形成大量的积雨云。班加夫说，在雾状事件中，地球表面也可以观察到类似的现象，在这些事件中，来自上方的较温暖的空气会使潮湿的空气形成水滴。班霍夫说:“这是一件模糊的事情。”“人们不知道边界层是什么，但当你把它放在森林大火、空气污染和严重风暴预报的背景下，它就有很大的相关性。”