大气边界层是地球与大气之间进行各种物质和能量交换的桥梁,是人类从事生产、生活活动的主要场所,是整个大气层中对人类最重要的一部分,与人类自身和国民经济的发展密切相关。我国西北干旱区因其特殊的气候环境和大气环流背景,大气边界层具有不同于一般地区的特征,在典型晴天下能够形成较一般地区更为深厚的边界层。本文分别利用2006年6 -7月和2007年1月敦煌加强观测期探空观测资料,对比分析了位于西北极端干旱区的敦煌荒漠冬、夏两季典型晴天下大气边界层的结构特征和变化规律,同时利用地处极端干旱区的敦煌、干旱区的民勤和酒泉及半干旱区的榆中和平凉2006年1月(冬季)、4月(春季)、7月(夏季)、10月(秋季)的常规探空资料,分别研究了这五个不同干旱程度地区大气边界层的结构特征,并在此基础上对比分析了这些地区大气边界层高度的季节演变规律及空间分布特征,获得了对西北干旱区大气边界层时空分布规律的认识。同时结合敦煌观测期间获得的通量观测资料和自动气象站观测资料,进一步探讨了各种热力因子及风速切变与大气边界层高度的关系,并阐述了大气边界层的形成机理。主要结论如下:(1)敦煌荒漠位于西北极端干旱区,该地区夏季大气边界层厚度普遍较冬季深厚。夏季晴天日最大对流边界层高度平均在3000m左右,日最大稳定边界层高度平均约为900m。冬季与夏季不同,日最大对流边界层高度与日最大稳定边界层高度的平均值分别比夏季低约2350m和500m,高度差异明显。但冬、夏两季大气边界层结构相似,均是白天对流边界层特征明显,早晚稳定边界层特征显著。根据敦煌荒漠区的比湿廓线,冬、夏两季比湿均存在明显的日变化,且全天夏季比湿远大于冬季。就敦煌荒漠区的风速特征而言,冬、夏两季全天风速由地面开始均随高度的增加而增大,表现出低空急流的特征。且冬、夏两季白天和夜间的风速都呈现出Ekman螺线特征。(2)地处西北干旱区的民勤和酒泉及半干旱区的榆中和平凉,均是白天混合层特征比较明显,夜间逆温层及残余层结构比较显著。但榆中和平凉大气边界层的高度低于民勤和酒泉。(3)就西北干旱区大气边界层高度的时间演变规律而言,五个地区大气边界层的高度均在夏季达到最大,春季次之,冬季最低。同时边界层高度与干旱程度及地理位置分布有关。干旱程度越高的地区边界层厚度越大,且大气边界层高度基本随经度的增大而减小,随纬度的增加而增大。这五个地区中敦煌各季节大气边界层的高度均为最高,平凉各季节大气边界层的高度均为最低。(4)大气边界层的特征与陆面过程密切相关。与一般地区相比,敦煌荒漠特殊的热力因素为极端深厚大气边界层的形成和发展提供了充足的能量基础,同时强烈的大气对流和湍流运动,为边界层的扩展创造了有利的动力环境。热力因素是影响白天对流边界层厚度的主导因子,动力因素的作用相对较弱。而在稳定边界层的发展过程中,动力因素的作用相对突出。(5)白天对流边界层与夜间稳定边界层的形成机理不同。西北干旱区深厚大气边界层的形成是特殊环境下热力和动力因素共同作用的结果,与该地区特殊的太阳辐射通量、地表性质和动力环境等众多复杂因素有关。