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1、第二章 气象与大气扩散 大气污染的形成: 源强 气象条件 下垫层条件 大气扩散: 源受体 大气扩散 酸雨越境转移 大气科学 大气物理、化学 大气气象学 空气污染气象学 气象条件对污物的稀释、扩散作用 污染物对气象的影响 大气污染物排入大气之后，在大气湍流作用之下大气污染物排入大气之后，在大气湍流作用之下 ，使污染物与周围环境清洁空气混合稀释的过程。，使污染物与周围环境清洁空气混合稀释的过程。 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 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.
2、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12km，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50100m，热量和动量的常通量层 大气圈垂直结构 平流层（对流层顶5055km） 同温层对流层顶3540km，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
3、而散逸 第二节 主要气象要素 气象要素： 表示大气状态的物理量和物理现象的物理量。 包括：日照、气压、气温、湿度、降水、风、云况等。 1气温 : 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。 摄氏温标 华氏温标 绝对温标K 主要气象要素 2气压：静止大气中某观测高度上的气压值 等于单位面积上承受的大气柱的重量。 单 位：帕Pa, mmHg,百帕hPa(气象) 标准大气压: 温度为0时，在纬度是45度的平均海平面上的气压 为一个标准大气压，记作atm， 关 系: 1Pa=1N/m2 1atm101325Pa1013.25 hPa =760mmHg 静止状态下: 主要气象要素 3气湿（湿度）:空气中水汽
4、含量的多少。 绝对湿度1m3 湿空气中含有的水汽质量（kg）。 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（比湿）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 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） 风向：风的来向，可用方位（8或16）或角度表示。 16个方位圆周等分，见下页。 风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（m/s，km/h ） 气象报告中，指一定时间（2或10min）的平均值； 有时也需测瞬时风向、风速。 风速和风力的关系： (km/h) F风
5、力级（012级） 主要气象要素 4风向和风速 风速随高度的变化值: 注意:静风 u 1.0 m/s 及微风风 u =12 m/s时时， 不利于污污染物的扩扩散，易造成污污染。 高度/m 0.5121632100 风速 /m.s-1 2.4 2.8 16 4.75.58.2 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3.355.41m/s的频 率为3.5左右（3-6.5）。 主要气象要素 5湍流 风速、风向无规则的阵性和摆动叫做大气湍流。 机械湍流：由机
6、械或动力因素形成机械湍流。 热力湍流：由于地表受热不均，或大气层结不 稳定，使空气发生垂直运动和使垂直运动发展而形 成的湍流。 大气湍流是两种因子共同作用的结果。 主要气象要素 6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）：不稳定：孤立大云块 稳定：云层低、黑，结构稀松 中云（25005000m）：（灰）白色、稠密、无光泽 高云（5000m以上）：白色、蚕丝光泽、薄而透明 云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形） 云高 高云（5000m以上） 中云（2500-5000m
7、 ） 低云2500m以下 主要气象要素 7太阳高度角 太阳光线与地平面之间的夹角。 判断大气稳定度级别的一个条件。 主要气象要素 8能见度：大气的清洁程度。 正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离。 气象学定义：在指定方向上，仅能用肉眼看见和辨 认的最大距离。 在白天能看见地平线上直指天空的一个显著的深色 物体； 在夜间，能看见一个已知的、最好未经聚焦的中等 强度的光源。 主要气象要素 8能见度： 级别（09级，相应距离为5050000米） 主要气象要素 9降水： 从大气中降落至地面的液态的或固态的水的通称。 降水量： 大气中降落至地面未经蒸发、渗透和流失而在水面上 积聚的水层厚度。（mm
8、） 第三节 大气稳定度及其分类 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 一、气温的垂直变化 气温直减率 （/100m） 温度层结曲线: 在T-Z坐标图上,用曲线来表示气温随高度的分布,此 曲线叫温度层结曲线. 四种形式：P72图3-3：温度层结曲线 递减层结： 0，正常分布层结； 中性层结： = 1 /100m； 等温层结： = 0； 逆温层结： 0，大气处于非常稳定状态 逆温 w在边界层中,由于气象和地形等条件的影响,有时出现气 温随高度增加而升高的现象,称为逆温。 w出现逆温的气层,称为
9、逆温层，或称为阻挡层。 w逆温不利于扩散 类型（形成原因）： 1.辐射逆温：由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温。 2. 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。 逆温类型 w辐射逆温的生消过程 下午 日落前1小时 黎明 日出后 上午910点 逆温类型 1、辐射逆温：最常出现，与大气污染关系最密切。 特点：逆温层的厚度大 陆地，冬季最强 山谷、盆地区域 受天气条件影响 逆温类型 2、平流逆温：由于暖空气到冷地面上而形成的逆温。 暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成。 强弱程度取决于暖空气与冷地表面的温差。 发生：冬季，中纬度沿海地区； 低地、盆地。 逆温类型 3.下沉逆温
10、：由于空气下沉压缩增温形成的逆温。 （多在高空大气中，高压控制区内；范围大，厚度大） 很厚的气层下沉 压缩变扁 顶部增温比底部多 逆温类型 4.湍流逆温 ：低层空气因湍流混合形成的逆温。 下层湍流混合达 上层出现过渡层 逆温 逆温类型 5、锋面逆温 冷、暖气团相遇冷暖间逆温 暖气上爬，形成锋面 逆温类型 6、地形逆温： 局部地区的特殊地形。 如：盆地和谷地，山脉背风侧的逆温等。 实际大气中出现的逆温，由几种原因共同形成 的，需具体分析。 二、干绝热直减率： 干绝热过程： 与外界不发生热量交换而引起的空气温度的变化 ，称作空气的绝热交换过程。 一般将没有水相变化的空气块的垂直运动近似地看 作绝热
11、运动。 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） 二、干绝热直减率： 干绝热直减率： 近地表面干空气块在绝热的条件下，在垂直方向上，每上升（ 或下降）100米时，在气块与外界无热交换时，温度降低（或升高） 的数值，称为干空气温度的绝热垂直递减率，简称干绝热直减率。 负号的意思是表示干气块在绝热上升的过程中，温度随高度而降低。 气温直减率 Cp:干空气定压比热；描述气块在绝热升降过程中， 气块的初始状态（T0、P0）和终止状态参数（T、P）之 间的关系，说明绝热过程中气温的变化完全是由气压变化 引起的。 二、干绝热直减率： 气温垂直递减率： 变量，表示大气温度随高度的分布； 干绝热直减率： 物理常数，表示干空气的某种热力学性质。 边界层气温的垂直分布： 三、大气稳定度 1、定义： 大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易对流。 2、定性描述（含义）： 外力使气块上升或下降 气块去掉外力 气块减速，有返回趋势，稳定 气块加速上升或下降，不稳定 气块停在外力去掉处，中性 不稳定条件下有利于扩散 3、大气是否稳定的判断方法： （1）比较和d的值：定量判断 浮力g 重力ig a
