第03章_大气污染气象学.ppt

参考文献 1. 雷孝恩等编著 . 大气污染数值预报基础和模式 . 北京 : 气象出版社 , 1998. 2. 《 大气扩散和烟气抬升规律的研究 》 编辑小组编 . 大气扩散和烟气抬升规律的研究 . 北京 : 科学出版社 , 1985. 3. 童志权编著 . 大气环境影响评价实用技术 . 北京 : 中国环境科学出版社 , 1988. 4. 沈觉成编著 . 大气环境评价方法 . 北京 : 气象出版社 , 1989. 第一章 绪 论 1. 研究对象和内容 2. 大气污染源 第二章 气象学基础 1.大气圈结构及气象要素 2.大气的热力过程 3.大气的运动和风 大气扩散 源 受体 大气扩散 酸雨越境转移（日本、南朝鲜 …… ） 大气科学 大气物理、化学 …… 大气气象学 …… 污染气象学 …… 气象条件对污物的稀释、扩散作用 污染物对气象的影响 第一节 大气圈结构及气象要素  大气圈垂直结构 大气圈垂直结构 Ozone layer 大气层的结构。

大气层可以分为对流层（最贴近地面、密度最大的一层）、平流层（较高的、气体组成相同但密度较小的气层）以及电离层（由已电离的气体组成） 大气圈垂直结构  对流层 （～ 10km左右）  集中了大气质量的 3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层  温度随高度的增加而降低，每升高 100m平均降温 0.650C  强烈对流作用  温度和湿度的水平分布不均 大气边界层－对流层下层 1～ 2km，地面阻滞和摩擦 作用明显 自由大气－大气边界层以上，地面摩擦可以忽略 近地层－地面上 50～ 100m， 热量和动量的常通量层 大气圈垂直结构 平流层 （对流层顶～ 50~55km）  同温层－对流层顶 35~40km，气温 -550C左右  同温层以上，气温随高度增加而增加  集中了大部分臭氧  没有对流运动，污染物停留时间很长 中间层 （平流层顶～ 85km）  气温随高度升高而迅速降低  对流运动强烈 大气圈垂直结构 暖层 （中间层顶～ 800km）  气温随高度升高而增高  气体分子高度电离－电离层 散逸层 （暖层以上）  气温很高，空气稀薄  空气粒子可以摆脱地球引力而散逸 大气压力总是随高度的升高而降低 均质大气层－ 80～ 85km以下，成分基本不变 大气气压场分布 大气水汽分布 主要气象要素 1． 气温 天气预报中： 1.5m高 、 百叶箱内气温 。

oo5( 3 2 )9CFo2 7 3 . 1 5KCoo9325FC主要气象要素 2． 气压 单位： mb（ 毫巴 ） 大气的压强 1atm＝ 101326Pa＝ 1013.26mb=760mmHg 静力学方程 : gzP 主要气象要素 3． 气湿  绝对湿度－ 1m3湿空气中含有的水汽质量  相对湿度－空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的百分比  含湿量－湿空气中 1kg干空气包含的水汽质量  水汽体积分数－水汽在湿空气中所占的体积分数  露点－同气压下空气达到饱和状态时的温度 主要气象要素 3． 气湿 主要气象要素 4． 风向和风速 水平方向的空气运动叫做风 （ 垂直方向－升降气流 ） 风的来向叫风向 （ 16个方位圆周等分 ） 风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（ 2或10min平均） (km/h) F－风力级（ 0～ 12级） 302.3 Fu 主要气象要素 4． 风向和风速 风玫瑰图 风速 ,m/s 某地区 1988年的风玫瑰图 。

同心圆表示风的频率 ，例如 ， 吹南风的频率约为11 ％ ， 其 中 风 速 大 于10.82m/s的频率约为 1％ ，风速在 3.35～ 5.41m/s的频率为 3.5左右 主要气象要素 5． 云 大气中水汽的凝结现象叫做云 （ 使气温随高度变化小 ） 云量 :天空被云遮蔽的成数 （ 我国 10分 ， 国外 8分 ） 云高 :云底距地面底高度 低云 （ 2500m以下 ） 中云 （ 2500～ 5000m） 高云 （ 5000m以上 ） 云状 :卷云（线） ,积云（块） ,层云（面 ),雨层云 (无定形） 云 高云 （ 5000m以上 ） 中云 （ 2500-5000m ） 低云（2500米以下） 主要气象要素 6． 能见度 正常视力的人 ， 在天空背景下能看清的水平距离 级别（ 0~9级，相应距离为 50～ 50000米） 第二节 大气的热力过程 太阳、大气和地面的热交换 • 太阳以紫外线、可见光、红外线的形式辐射热量 • 太阳辐射加热地球表面 • 地面长波辐射加热大气 • 近地层大气温度随地表温度变化 气温的垂直变化 气温直减率 （ 大气 ） 干空气绝热绘制温度递减率－ 干绝热直减率 （ 空气团 ） 一般满足 ， 大气绝热过程 ， 系统与周围环境无热交换 空气块 膨胀（做功） 耗内 能 T 定性 空气块 压缩（外气对它做功） T 内能 （ 由压力变化引起 ） Tzddd iTz气温直减率 定量： 热力学第一定律 （第一定律＋状态方程） 其中 ddpT R pT C pd d 1 d   pT R p k pT C p k pvpC C Rv 1.4pk C k气温直减率 dzzzdiipp diivv diiTTdpp dvv dTTiviTp v T气块：环境：ip（大气） （ 气块） （高度）（ddiii p iT R pT C pipp  dd  iip p p pddpgz对气团 ：流体准静力学条件： ，由 代入式 (1) 可得：(1)dd iipT R g zT C p：，由气温直减率 代入上式得： 实际中 ， Ti、 T 相差 0 ， 正常分布层结＝ ， 中性层结（绝热直减率）＝ 0 ， 等温层结0 , a > 0 不稳定< 0 , a < 0 稳定中性层 ＝ 0 ， a = 0 中性稳定层 < 0 ， a < 0 逆温，非常稳定＝ ，，逆温 逆温不利于扩散 辐射： 1. 辐射逆温： 地面白天加热 ， 大气自下而上变暖； 地面夜间变冷 ， 大气自下而上冷却 太阳 地球 ：短波 地球 大气层：长波 大气吸收长波强 逆温 辐射逆温的生消过程 逆温 2.下沉逆温 （多在高空大气中，高压控制区内） 很厚的气层下沉 压缩变扁 顶部增温比底部多 逆温 3.平流逆温 暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成 d d4.湍流逆温 下层湍流混合达 上层出现过渡层 逆温 逆温 5.锋面逆温 冷 、 暖气团相遇 冷暖间逆温 暖气上爬 ， 形成锋面 烟流型与大气稳定度的关系 波浪型（不稳） 锥型（中性 or弱稳） 扇型（逆温） 爬升型（下稳，上不稳） 漫烟型（上逆、下不稳） 第三节 大气的运动和风 引起大气运动的作用力 直接作用力 重力 水平气压梯度力 （ 垂直上与重力基本平衡 ） 间接作用力 地转偏向力（相对运动：方向改变） 惯性离心力 （ 大气曲线运动：很小 ） 摩擦力（近地 1～ 2km内明显） 大气边界层中风随高度变化 Ekman螺旋线 （ 北半球下视 ， 地偏力指向运动右方 ， 故顺时针；南半球则相反 ） 高度增高 ， 风速增大 ，方向逐渐接近地转风 。

近地层风速廓线模式 平均风速随高度变化  中性层结：对数律 ， 粗糙度和摩擦速度 *0lnu Zu kZ近地层风速廓线模式 平均风速随高度变化  非中性层结： 指数律 ， 稳定度参数 11()mZuu Z地方性风场 1．海陆风 地方性风场 2．山谷风 地方性风场 3．城市热岛环流 。