沙尘暴是一种强风携带大量沙尘的恶劣天气现象,该文调查研究了2001年3月19日到31日典型的沙尘暴天气.对大气边界层来说,过去的研究结果不能提供沙尘暴产生和演变的过程、垂直分布以及局地高浓度污染的产生机制等的详细信息.该文首先利用3-D非吸湿性模型MM5研究了斜压潜涡与沙尘暴产生之间的关系以及它的传输过程;同时,从气象因素对大气边界层的影响的角度,探讨了局地突发性高浓度气溶胶污染的原因.在500mb的最大负位势高度趋势的区域附近,包括空气强烈上行运动的最大负位涡区域与内蒙境内沙尘暴产生区域(相对湿度30﹪,风速大于7 m/s)是一致的;并且,沙尘总是沿着负位涡区向下风向传输.沙尘暴产生的区域(最大负位涡区域)也就是近地面不稳定大气层的区域(负潜涡PV值),在该区域的斜压PV值随时间与绝热项和摩擦项成函数关系.白天,大气沙尘颗粒物随气流上扬至700 mb的高度(3 km),该处潜温对气压的梯度为0,同时,在对流层700 mb 高度以上区域内,有一个受平流层影响的稳定的上层大气.对流边界层(CBL,PV为负值,即PVU小于0)的高度在1 km左右,开始的时候,沙尘颗粒物从地表漂浮到混合层(ML,大约在对流边界层以上1.5 km),并保持在混合层内;西风将沙尘吹到下风向区域.晚上,在地表以上产生一个较薄的稳定边界层(或称为表面逆温层;此时PV为较大的正值),沙尘颗粒物汇集到地表处并向下风向传输;混合层内的沙尘颗粒物同时也向下风向传输,在稳定边界层的顶部附近发生颗粒物向地表的干沉降现象.如果白天在近地表产生稳定的边界层,颗粒物同样会汇集在稳定层内,从而形成局地的高浓度颗粒物污染.冷锋刚刚过境而沙尘传输减弱的时候,在汉城当地时间下午16:00产生高TSP浓度的污染现象;此时,对流边界层的高度压缩到300 m,甚至混合层也保持在这个高度.因而,压缩的边界层可能是导致高TSP浓度污染现象的主要原因.