一種更全面的測量地球邊界層深度的方法

一種更全面的測量地球邊界層深度的方法

賓夕法尼亞州立大學的研究人員開發了一種更全面的測量地球邊界層深度的方法，這可能有助於改善對一系列惡劣天氣事件的預測。

邊界層是離地球最近的大氣層，距離地表不到一英里。因為它是受地球表面對流熱影響最大的一層，它負責突發的天氣變化，如雷暴。邊界層之所以得名，是因為它能捕捉到諸如污染、煙霧、森林火災產生的煙霧以及大氣中其他空氣中的微粒。當太陽使地球表面變暖時，它也使空氣變暖。溫暖的空氣上升，加深了邊界層。

在發表在《大氣與海洋技術雜誌》(Journal of Atmospheric and Oceanic Technology)上的研究中，研究人員展示了目前使用的159台氣象雷達如何實時跟蹤邊界層深度，邊界層深度不斷起伏。這一點很重要，因為邊界層深度目前每天都要測量兩次，從全國大約100個地點發射氣象氣球。除了實時採集外，雷達測量還提供了對邊界層的更完整的分析，通過發送垂直和水平的脈衝來記錄下是否有雪、雨或昆蟲。

賓夕法尼亞州立大學約翰?班霍夫(John Banghoff)表示，邊界層評估的不準確性導致預測出現重大錯誤。Banghoff說，這些不準確導致了糟糕的預測結果。如果我們能提高初始信息的準確性，未來的預測就會更好，在大多數模型中，邊界層的估計值相差兩倍，這是非常重要的。如果你的模型有百分之百的誤差，它不會做得很好

除了對惡劣天氣進行建模，了解邊界層深度還可以改進空氣污染模型和森林火災預測模型。美國國家研究委員會(National Research Council) 2009年的一份報告強調了邊界層深度監測的局限性，認為這是一個主要問題，並指出應該探索其他監測方法。

研究人員使用俄克拉荷馬州中部的天氣監視雷達-1988多普勒(WSR-88D)雷達測試雷達評估邊界層深度的能力。班霍夫說，這些雷達比氣象氣球提供了更好的空間解析度，根據這項研究的結果，它們在預測邊界層深度方面也同樣準確。這些方法也在全國8個不同的地區進行了測試，比如2月份的明尼蘇達州和8月份的亞利桑那州，證明了這種方法的季節性可靠性。

「我們展示了作為基線的氣象氣球與雷達觀測結果的對比。一旦我們發現雷達提供了準確的信息，我們就開始使用雷達數據全天跟蹤邊界層深度。然後，研究人員計劃使用這些最新的雷達數據來適應模型，看看實時數據是否能改進模型。他們將使用四年多的存檔數據來進一步探索和細化模型。

溫暖的空氣在大氣中形成一個蓋子，把下面的冷空氣困住。Banghoff說，在惡劣的天氣情況下，下面的空氣會變熱，穿透雲層，形成大量的積雨雲。班加夫說，在霧狀事件中，地球表面也可以觀察到類似的現象，在這些事件中，來自上方的較溫暖的空氣會使潮濕的空氣形成水滴。班霍夫說:「這是一件模糊的事情。」「人們不知道邊界層是什麼，但當你把它放在森林大火、空氣污染和嚴重風暴預報的背景下，它就有很大的相關性。」

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