大气边界层是地球表面与自由大气进行物质、能量交换的主要空间。研究大气边界层结构特征以及大气边界层内部气象要素的变化规律,有助于我们理解和预测空气质量变化。大气边界层高度是衡量边界层内部湍流和垂直扩散情况的重要参数。在稳定边界层状况下,污染物不易扩散,容易造成更为严重的大气污染。而边界层内部的低空逆温更会减弱大气垂直运动,抑制污染物的扩散,加重空气污染。对于边界层高度、边界层逆温的衡量以及它们与地面污染物浓度之间的关系的研究是很有必要的。本文采用长三角地区的加密探空数据计算了大气边界层高度,并与WRF3.9模拟的边界层高度进行对比与验证。根据温度垂直廓线分析了长三角地区大气边界层内部的低空逆温情况,包括逆温频率、逆温强度、逆温层厚度、逆温层起始高度等参数。此外,针对冬季这一空气污染最为严重的季节,通过环流分型得到了几种常见的影响长三角地区的冬季环流形势,分析不同环流情景下边界层高度、逆温等参数特征及其与大气污染之间的相关关系。结果表明,长三角地区的边界层高度数据表现出一定的时空分布规律。在北京时间8:00,平均边界层高度夏季>秋季>春季>冬季;在20:00,平均边界层高度夏季>春季>秋季>冬季。春秋两季的边界层高度差别不大。在08:00和20:00,长三角地区的边界层高度整体均呈现出由东部沿海向西部内陆地区递减的规律。东部沿海的3个探空站点的边界层明显高于其他站点。发现PM2.5浓度与边界层高度呈负相关。边界层高度越低,越容易发生严重空气污染。长三角地区,低层逆温的发生频率达到了51%。对各月的逆温发生频率进行统计,整体呈现“V”字。秋冬季节更易发生低层逆温情况,而夏季发生逆温的概率相对较低,八月份概率最低达到8%。早8点相对晚8点更容易发生逆温情况。在发生逆温的情况中,低层逆温的概率远大于其他情况。逆温层的厚度主要分布在60-180米之间。逆温强度在0.5-1.5 K/100 m之间的概率最高,在早八点和晚八点分别为52.3%、53.2%。逆温强度与逆温起始高度呈负相关。冬季发生贴地逆温的频率远高于其他三季,沿海地区相对发生贴地逆温情况较少,逆温强度则差别不大,且发生贴地逆温时逆温强度较大,约为2 K/100 m。根据925 hPa位势高度,运用倾斜旋转T模态主成分分析方法进行大气环流形势分型,得到了七种长三角地区冬季主要的环流形势:T1:西部高压前部(33.63%);T2:弱高压(22.35%);T3:西北高压前部弱气压场(12.83%)、T4:低压东侧(6.86%);T5:高压底部(9.96%);T6:低压槽前(6.19%);T7:入海高压后部(8.19%)。在这七种类型中,有3个典型类型(T1、T2、T6)与高PM2.5浓度相关。来自中国西北地区的气团把污染物带到上海,造成了严重的污染。T2和T6条件下的低边界层高度抑制了污染物的垂直扩散,导致PM2.5浓度进一步升高。近地表逆温,加上稳定的大气边界层,阻碍了污染物的扩散,造成了严重的空气污染。