本文首先引进一个加利福尼亚大学洛杉矶分校Bjorn Stevens设计的大涡模拟模式UCLA_LES2.0。为了认识实际大气边界层的垂直结构和时间演变,并为进一步加入气溶胶辐射计算模块做准备。UCLA_LES2.0模拟了均匀平坦下垫面上地面加热发展起来夜间有层积云的对流边界层,可以清楚看出大涡模拟能再现边界层的一般特征,特别是细微的湍流结构。UCLA_LES2.0还能表现云的演变过程。下垫面的巨大影响是大气边界层的一个重要特点,为了证实这一特点,设计了一个孤岛状况的控制试验。结果表明,孤岛区域上空平均位温比外围区域高0.004K,平均比湿比外围区域大0.015g/kg,上升运动范围比外围区域大38.24％,下沉运动范围比外围区域大10.79%,平均上升速度比外围区域大0.03m/s,平均下沉速度比外围区域小0.02m/s。接着,本文改进了柱辐射模式CRM(Colulna Radiation Model),加入硫酸盐、黑碳、有机碳、矿物尘(分为粗、细两种)四种气溶胶。替换背景硫酸盐为实际硫酸盐气溶胶,考虑了硫酸盐气溶胶粒子的吸湿特性。最后,将UCLA_LES2.0和改进后的CRM进行在线耦合,本文称为LES_CRM耦合模式。因此,LES CRM耦合模式具备了气溶胶辐射效应的模拟能力。　　 对硫酸盐、黑碳、有机碳、矿物尘以及包含这四种颗粒物在内的综合性气溶胶的辐射特性和大气对流运动差异作比较,得到以下主要结论:　　 (1)硫酸盐气溶胶对太阳辐射具有很强的散射性,整个模式层总辐射强迫和响应都为负值,总加热率既有增大也有减小。总加热率改变后,引起湍流运动变化,经过湍流与气象要素间相互适应、调整后。最终,硫酸盐气溶胶的辐射强迫使大气不稳定度(|L|=|.65.37|=65.37)减小,抑制了大气对流运动。　　 (2)黑碳气溶胶对太阳辐射具有很强的吸收性,整个边界层总辐射强迫和响应都是负值,以上的自由大气为正值。整个模式层总加热率都是增大的。总加热率改变后,引起湍流运动变化,经过湍流与气象要素间相互适应、调整后。最终,黑碳气溶胶的辐射强迫使大气不稳定度(|L|=|-67.75|=67.75)减小,抑制了大气对流运动。　　 (3)有机碳气溶胶对太阳辐射具有很强的吸收性,整个边界层总辐射强迫和响应都是负值,以上的自由大气为正值。整个模式层总加热率都是增大的。总加热率改变后,引起湍流运动变化,经过湍流与气象要素间相互适应、调整后。最终,有机碳气溶胶的辐射强迫使大气不稳定度(|L+=|-69.41|=69.4.1)减小,抑制了大气对流运动。　　 (4)矿物尘气溶胶对太阳辐射既有吸收性,也有散射性,整个模式层总辐射强迫和响应都为负值,总加热率都是增大的。总加热率改变后,引起湍流运动变化,经过湍流与气象要素间相互适应、调整后。最终,矿物尘气溶胶的辐射强迫使大气不稳定度(|L+=|-67.60|=67.60)减小,抑制了大气对流运动。　　 (5)综合性气溶胶状况下整个模式层总辐射强迫和响应都为负值,总加热率都是增大的。总加热率改变后,引起湍流运动变化,经过湍流与气象要素间相互适应、调整后。最终,综合性气溶胶的辐射强迫使大气不稳定度(|L|=|-54.85|=54.85)增大,增强了大气对流运动。　　 大气中分别包含硫酸盐、黑碳、有机碳、矿物尘状况下,地面短波辐射强迫和响应都为负值,绝对值从大到小依次为有机碳(-20.08Wm-2、-20.08Wm-2)、矿物尘(-6.08Wm-2、-6.09Wm-2)、黑碳(-5.93Wm-2、=5.94Wm-2)、硫酸盐(-5.49Wm-2、-5.48Wm-2)。地面长波辐射强迫和响应值矿物尘(2.37Wm-2、2.42Wm-2)大于黑碳(0.13Wm-2、0.15 Wm-2)。地面总辐射强迫和响应都为负值,绝对值从大到小依次为有机碳(-20.08Wm-2、-20.05Wm-2)、黑碳(-5.80Wm-2、-5.79Wm-2)、硫酸盐(-5.49Wm-2、-5.47Wm-2)、矿物尘(-3.71Wm-2、-3.66Wm-2)。短波加热率从大到小依次为有机碳、黑碳、矿物尘、硫酸盐。长波加热率矿物尘大于黑碳。总加热率从大到小依次为有机碳、黑碳、矿物尘、硫酸盐。大气中包含综合性气溶胶状况下,增强了大气对流运动,其它状况下都抑制了大气对流运动,抑制作用从大到小依次为有机碳、黑碳、矿物尘、硫酸盐。