大气边界层中日间发生的变化被称为昼夜变化。
以下现象影响该层的形成：
- 太阳辐射加热地球的表面，导致热空气的气流从地面上升。
- 大气边界层顶部的云的辐射冷却生成降低的冷空气气流。
- 大气边界层顶部的风切变有助于产生湍流。
在日间，昼夜变化对大气边界层有以下影响：
- 空气中的湍流由太阳辐射和辐射冷却导致，太阳辐射和辐射冷却是同时发生的。在夜间，表面的辐射冷却控制着边界层，形成夜间层。夜间层阻止近地层和残余层之间的干扰。在日出前，夜间边界层高度是混合高度。
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日出后，太阳辐射使地球表面变得不稳定，形成上升的热空气气流。热空气气流继续上升，直到其温度下降到与周围空气温度相同。
同时，冷空气气流从云顶部下降。形成的湍流导致热量、湿度和微粒在对流边界层中均匀混合。对流边界层在下午晚些时候达到最高混合高度。
夹卷层充当对流边界层和自由大气层的交界面。在此区域的大气层中，从上方来的湍流气流与对流边界层混合。
对流边界层到达与残余边界层交汇的地方时，两个层混合在一起。这对于时间和空间上的空气污染传输是重要的过程。水平扩散和传输对于空气质量有重大影响。
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日落时，辐射冷却导致对流边界层瓦解。形成新的夜间边界层，在第二天它再次被新的对流边界层取代。
