BC高值层的形成及其与湍流的相互作用研究有助于认识BC的垂直分布,从而为BC的气候效应评估及污染预警工作提供基础。本文利用WRF-Chem数值模式的实际个例模拟方案,对2016年采暖初期晴天午后在哈尔滨(属于高排放区)借助飞机所探测到的混合层里的BC强高值层的真实性进行了数值模拟分析,并对弱垂直气流形成BC高值层的有利条件进行了讨论。利用WRF-Chem数值模式的SCM理想个例模拟方案对初始BC高值层在日出后与湍流的相互作用进行了研究。结果表明:哈尔滨当天混合层内BC浓度在观测范围内的水平变率足够大,使得飞机在混合层内进行1圈螺旋飞行时探测出了虚假的高值层。BC浓度的水平分布均方差在白天混合层内基本不随高度变化,且随混合层厚度的增大而减小,在混合层内高于自由大气内。因此,如果以路径倾斜的方式对越薄的混合层进行BC浓度的垂直分布探测,那么水平变率对结果的干扰作用将越大;在采取螺旋飞行探测方案时宜在混合层内至少飞行2圈。白天,混合层内由于湍流强,所以弱垂直抬升不太容易使得BC浓度在混合层内出现高值层;夜间,弱垂直抬升如果与BC浓度的高值或其大的垂直梯度,那么BC浓度高值层就能在空中形成。具体地说,弱垂直上升气流辐合区的BC浓度足够大,或者弱垂直上升气流中心的BC浓度垂直梯度足够大都容易形成BC浓度的高值层。与远离地面的高层相比,接近地面的低层更容易形成夜间高值层,这是由于低层容易出现BC浓度大或其垂直梯度大的情况,而这两种情况都容易使得BC垂直抬升输送率大。基于WRF-Chem SCM模型的模拟结果表明,日出之后太阳辐射加大,湍流迅速发展,当0.3-0.4 m~2/s~2区间的湍流动能发展到BC高值层所在的高度时,BC高值层迅速向下混合,湍流动能越大,混合越明显;BC高值层浓度越大,对湍流动能的削弱越明显,对边界层的发展的抑制作用也越明显;BC高值层在边界层的中层时,BC的“穹顶效应”最明显;相同的BC容量,清洁地区的“穹顶效应”要强于污染地区。