Atmosferische planetaire grenslaag (PBL), ook wel de atmosferische grenslaag genoemd, is het gebied van de lagere troposfeer waar het aardoppervlak de temperatuur sterk beïnvloedt, vocht en wind door de turbulente overdracht van luchtmassa. PBL regelt de verspreiding van luchtverontreinigende stoffen en is nauw verbonden met het menselijk leven.

Eerdere studies hebben aangetoond dat de positieve feedback van aerosol en PBL een belangrijke factor is in de haze-episodes. Echter, de rol van verschillende soorten aerosol (verstrooiing en absorptie) bij de ontwikkeling van PBL blijft onduidelijk.

"We ontdekten dat de spuitbus soms als een kachel werkt, een koepel en zelfs een paraplu op het PBL, afhankelijk van de optische eigenschappen en hoogtes." Zei Prof. Xin Jinyuan van het Institute of Atmospheric Physics (IAP) van de Chinese Academie van Wetenschappen.

In een recent gepubliceerde studie in Geofysische onderzoeksbrieven , Prof. Xin en Prof. Scot T. Martin van de Harvard University construeerden het model van een aerosolkachel, koepel, en paraplu-effecten met behulp van een simulatiemodel met grote wervelingen, geïntegreerd met de waarnemingen van een typische stagnerende weerdag.

PBL bestaat uit een bottom-up structuur van een near-surface stabiele grenslaag (SBL), een restlaag (RL), en een afdekkende inversielaag (CIL) gedurende de nacht; en een convectiegrenslaag (CBL) en een CIL overdag.

"We ontdekten dat de toename van de absorptie-aerosolconcentratie onder RL de lagere atmosfeer sterk verwarmde, veroorzaakte de meesleur, en bevorderde de ontwikkeling van het PBL. We noemen het aërosolkacheleffect, " zei prof. Xin.

Voor de absorptie-aerosollaag boven RL, volgens de studie, de toename van de aërosolconcentratie die meer zonnestraling vangt, verwarmde de temperatuurinversielaag sterk. Dit versterkte de inversie-intensiteit en vertoonde een sterke remming op PBL. Dit wordt koepeleffect genoemd omdat het als een deksel werkt om de ontwikkeling van PBL te belemmeren.

In het geval van puur verstrooiende aerosol, de onderdrukking van PBL hangt af van de aërosolbelasting in plaats van de hoogte van de aërosollaag, dus de aerosol is als een paraplu die de zonnestraling terugkaatst naar de buitenruimte.

Resultaten laten zien dat er een overgangshoogte bestaat, waarboven absorptie-aerosol de onderdrukking van PBL domineert (koepeleffect> aloft paraplu-effect) en waaronder de puur verstrooiende aerosol belangrijker is (oppervlakte-paraplu-effect> kacheleffect). Deze overgangshoogte is sterk gerelateerd aan de RL-hoogte.

Deze bevindingen bieden wetenschappelijke referenties voor strategieën voor verontreinigingsbeheersing. Het is noodzakelijk om de verbrandingsactiviteiten die een grote hoeveelheid absorptieverontreinigende stoffen produceren (bijv. zwarte koolstof en bruine koolstof) in het bovenwindse gebied in het zuiden van de Noord-Chinese vlakte (NCP) om het koepeleffect te voorkomen.

Voor het lokale NCP maatregelen zoals voertuigbeperking en ontzwaveling van kolenverbranding moeten speciaal worden versterkt om de uitstoot van verstrooiende aerosolen en zijn gasvormige voorlopers (bijv. zwaveldioxide en stikstofmonoxide) om het oppervlakteparaplu-effect te elimineren.