该文着眼于城市气溶胶辐射效应与大气边界层的相互作用这一前沿领域问题,针对地形复杂的兰州市及周边地区,在已有工作的基础上,开发应用了中尺度WRF模式,将WRF模式与包含了大气气溶胶辐射效应和气溶胶粒子扩散的综合大气边界层数值模式嵌套起来,进行了数值模拟和理论分析.首先,使用1989年NNRP2资料和1989年12月兰州城区大气边界层外场观测试验资料和大气污染物监测资料,对WRF模式和大气边界层模式系统分别进行了验证,结果表明:模式对气象场和污染物浓度场模拟性能良好,具有较好的稳定性.然后,采用将验证过的WRF模式和大气边界层模式嵌套起来,对兰州地区冬季典型天气形势下的大气边界层结构和大气污染物扩散特征进行了数值模拟和个例分析,得到了兰州冬季在大气气溶胶辐射效应影响下的大气风、温场结构和气溶胶浓度的分布特征,并分别与无WRF模式嵌套的结果和实测观测资料进行了对比分析,表明嵌套方案对大气边界层模拟能力有进一步的改进.最后,按照已建立的与WRF模式嵌套的考虑了气溶胶粒子分布、气溶胶的长波和短波辐射效应的边界层模式系统,通过个例分析,揭示了气溶胶辐射效应对边界层结构的定量影响.主要特征为,夜间,气溶胶的长波辐射效应使地面附近的气温增高,增温幅度为0.1~0.3K/h,使低空(25~300m)大气层冷却,降温幅度为0.08~0.15K/h;风速在150m以下减小,同时垂直对流活动加强.白天,气溶胶的短波辐射效应使地面层内明显增温,1h内升温约0.5K,增温最大值在混合层顶500~600m高度.受增温影响,垂直风场和水平风场随之调整,风速在450m以下增大0.1m/s左右,而在450m以上风速减小0.05~0.18m/s.该文的工作将有助于了解城市气溶胶辐射效用对边界层结构的影响,对现有边界层模式的改进也有一定的积极意义.