论文标题：Characterization of the Planetary Boundary Layer Height in Huelva (Spain) During an Episode of High NO2 Pollutant Concentrations

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-4834/6/2/26

期刊名：Earth

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/earth

准确描述行星边界层高度对于理解大气污染物的垂直混合和扩散具有重要意义，因为边界层高度决定了污染物在地表附近的稀释空间，进而直接影响空气质量和人体健康。行星边界层是对流层最低的一部分，其高度受大气稳定性、大尺度天气系统和逆温等因素影响，在高压稳定条件下会降低，使污染物不易向上扩散。本研究由来自西班牙巴塞罗那大学应用物理系大气气象专业的Ainhoa Comas Muguruza等人撰写。首次对西班牙韦尔瓦省在高二氧化氮污染时期应用不同方法估算行星边界层高度，并分析不同估算方法的适用性及其与空气质量变化的关系，为理解气象因子对污染事件的影响提供了实证依据。

研究过程及结果

作者选取2023年11月的韦尔瓦作为研究对象，该期间大气以稳定高压为主，出现了NO₂浓度偏高的情况。研究利用气象探空气球数据，每天两次的垂直大气剖面资料，包括温度和湿度等指标，通过三种不同方法估算行星边界层高度：理查森数法、湿度梯度和折射率梯度。各方法输出的边界层高度值分别与ERA-5大气再分析数据进行对比分析，以评估不同方法在不同大气条件下的适用性。研究还结合天气系统分析解释边界层高度的时间变化，并分析了探空资料估算的边界层高度与马塔拉斯卡尼亚斯(Matalascañas)本底监测站的NO?浓度之间的相关关系。

2023 年 11 月 15 日的地面气压图（左图）：韦尔瓦在伊比利亚半岛的地理位置以及该地区的重要地点。

研究结果显示，在分析期间行星边界层高度存在明显变化。在11月中旬，受亚速尔副热带高压系统影响，大气逆温持续出现，使行星边界层高度显著降低，尤其在白天。这种降低减少了污染物垂直混合的空间。不同估算方法的结果存在差异，且差异受大气剖面结构影响。例如，在稳定混合层条件下，理查森数法比梯度法更为可靠；而在热结构较为复杂的情况下，湿度梯度法的结果更接近实际情况。在夜间，由于对流混合减弱，边界层高度普遍低于白天值，且梯度法在夜间稳定条件下不太适用。ERA-5再分析资料也表现出边界层高度在高压期间降低的趋势，与探空资料估算结果一致。

2023 年 11 月的白天边界层高度。不透明线代表根据世界协调时间 12 点的无线电探空仪计算出的估计值的平均值，且仅使用被视为有效的数值；透明阴影代表被视为有效的估计值范围，即被视为有效的最低和最高边界层高度之间的范围。蓝色线条代表从行星边界层高度（PBLH）估计中排除的日子。

研究发现，在Matalascañas本底监测站记录的NO₂浓度与行星边界层高度之间存在明显的负相关关系：当边界层高度降低时，NO₂浓度往往升高。日间和夜间数据的相关系数分别约为 −0.59 和 −0.53，显示较低的边界层高度减少了垂直混合体积，使污染物在近地表区域更容易积累，导致浓度上升。这一关系说明，在非排放剧增的情况下，边界层动力过程的变化本身就足以引发空气质量恶化。

2023 年 11 月在Matalascañas，白天和夜间的二氧化氮浓度（浅橙色线）、相应的日平均值（深橙色线）以及根据无线电探空仪估算得出的行星边界层高度（PBLH）。

研究总结

作者得出结论，在稳定高压控制时期，行星边界层高度显著降低，影响了空气污染物的扩散和积累情况。研究表明，不同边界层估算方法在不同大气条件下有不同的适用性，在分析实际大气剖面时需谨慎选择估算策略。NO?与边界层高度的负相关关系强调了气象因子在污染事件中的作用。研究建议将行星边界层高度监测纳入空气质量预报和污染风险评估中，尤其是在缺乏完备排放清单的区域，可作为空气质量变化的早期预警指标。作者还建议未来研究扩大时间范围并结合其他污染物，以进一步提升分析的稳健性与适用性。

期刊简介

Earth（ISSN 2673-4834）期刊发表综述、常规研究论文和简报。期刊旨在鼓励科研人员尽可能详尽地发表其实验与理论研究成果。因此，期刊对论文的最大篇幅不作限制，要求完整呈现实验细节以确保研究结果的可复现性。特别欢迎涉及新颖且具创新性的研究提案和思路的稿件；支持将完整计算流程、实验步骤的电子文件或软件以及源代码作为补充材料提交。

期刊主题领域包括但不限于：气候变化与环境效应；大气/水体/土壤质量与污染防治；自然资源管理与生态保护；生物多样性保护与生态系统服务；环境健康与灾害风险评估；可持续发展与城乡系统韧性；环境研究的技术创新与数据科学应用；人类健康与环境系统交互；粮食安全的环境驱动机制；土地利用转型的生态响应；极端事件与复合风险研究等。

期刊主编

Prof. Dr. Charles Jones

加州大学圣塔芭芭拉分校地理系

Interests: climate variability; climate change; predictability; monsoons; regional modeling; extreme fire-weather (气候变率;气候变化;可预见性;季风;区域建模;极端火灾天气)

投稿优势

Earth期刊目前已被Scopus、ESCI (Web of Science)、AGRIS、GeoRef等多个重要数据库收录，JCR分区位于Q2, Citescope分区位于Q1。

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地球科学青年学者特刊征稿

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• 气候变化影响

• 水资源管理

• 土地利用变化

• 土壤—环境交互

• 生物多样性保护

• 自然灾害

• 粮食—环境关联

• 环境健康风险

• 城市可持续发展

投稿截止日期：2026年7月31日

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Earth第一届国际地球科学在线会议通知

The 1st International Online Conference on Earth Science (IOCEA2026)，将于2026年9月2日至4日在MDPI会议平台Sciforum上在线举办，本届电子会议主席由Charles Jones教授、Hossein Bonakdari教授以及Riccardo Buccolieri教授共同担任。

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摘要截止日期：2026年5月4日

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