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1、1,第3章 大气污染气象学,教学内容 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,2,大气扩散,第3章 大气污染气象学,3,1大气圈结构及气象要素,一、大气圈垂直结构,第3章 大气污染气象学,4,气象要素（因子）： 表示大气状态的物理现象和物理量，气象学中统称为。 与大气污染关系密切的气象要素主要有： 气温 气压 空气湿度（气湿） 风（风向、风速） 云量 能见度 蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。,二、主要气象要素,5,1气温 表示大气温度高低的物理量。 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。,二、主要气象要素,6,2气压 即大气的压强。任一点的气压值等于该地单位
2、面积上的大气柱重量。 气压总是随高度的增加而降低的。 据实测，近地层高度每升高100米，气压平均降低约12.4毫巴（1mb=100Pa=1hPa) ，在高层小于此值。 单位：mb（毫巴） 1atm101325Pa1013.25mb=760mmHg,二、主要气象要素,7,3气湿:空气湿度 反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。 常用的表示方法： 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之百分比 含湿量(比湿)湿空气中1kg干空气包含的水汽质量(kg) 水汽体积分数水汽在湿空气中所占的体积分数 露点在一定气压下空气达到饱和状态时的温度
3、。,二、主要气象要素,8,二、主要气象要素,4.风向和风速（wind speed and direction) 什么是风？空气的流动就形成风。 风的形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不均是由温度分布不均造成。,9,4风向和风速 水平(horizontal)方向的空气运动称为风（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（m/s或km/h） (km/h) F风力级（012级）,二、主要气象要素,10,11,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
4、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。,12,5、云,云：漂浮在空中的水汽凝结物。 云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，有几分天空被云遮盖，云量就是几。如：碧空无云，云量为0；阴天云量为10；云占天空的1/10，云量记为1。 国外，将天空分为8等份。国外云量1.25=我国云量 云高:云底距地面底高度 低云（2500m以下） 中云（2500-5000m） 高云（5000m以上） 总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。 低云量：低云的云掩盖天空的成数。 云量的记录：观测中以总云量/低云量的形式记录，如10/7。,13,高
5、云（5000m以上）,中云（2500-5000m）,低云（2500米以下）,5、云,14,能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大距离（09级，相应距离为5050000米）。 能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大气中杂质的多少。大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。,6、能见度,15,第二节 大气的热力过程,一、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,16,太阳辐射光谱,太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区 可见光区占太阳辐射总量的50
6、红外区占43 紫外区只占能量的7 在波长0.48微米的地方，太阳辐射的能力达到最高值。,17,18,二、气温的垂直变化,1. 大气的绝热过程：某一空气块作垂直运动时与周围空气不发生热量交换，这样的状态变化过程称为大气的绝热过程。,19,定量：,T0,T气块升降前后的温度，K P0,P气块升降前后的压力，hPa R干空气的气体常数，287.0 J/kg/K Cp干空气的定压比热，1005 J/kg/K,课后 3.3,绝热过程中气温的变化完全是由气压变化引起的,二、气温的垂直变化,20,2. 干绝热直减率：干空气块(包括未饱和湿空气块)绝热上升或下降单位高度时，温度降低或升高的数值。,Cp干空气的
7、定压比热，1005 J/kg/K g重力加速度，9.81 m/s2,二、气温的垂直变化,21,3.气温的垂直分布（温度层结）,温度层结：气温沿垂直高度的分布曲线,气温直减率,单位高度气温的变化,或递减层结,22,定义：大气在垂直方向上稳定的程度，即是否容易对流 定性描述：,不稳定条件下有利于扩散,三、大气稳定度,1.大气稳定度的概念,23,2.大气稳定度的判据,定量判断,24,则有 判据：,2.大气稳定度的判据,25,例题 3.7,逆温,稳定,不稳定,中性,不稳定,逆温,26,四、逆温,逆温不利于扩散 辐射：,27,四、逆温,辐射逆温的生消过程,1.辐射逆温：地面白天加热，大气自下而上变暖；
8、地面夜间变冷，大气自下而上冷却,28,四、逆温,2.下沉逆温 （多在高空大气中）,29,四、逆温,3.平流逆温：暖空气平流到冷地面上而形成,30,四、逆温,5.锋面逆温,对流层中冷、暖气团相遇,冷暖间逆温,暖气上爬，形成锋面,31,五、烟流型与大气稳定度的关系,波浪型（不稳） 锥型（中性） 扇型（逆温） 爬升型（下稳，上不稳） 漫烟型（上逆、下不稳）,32,3大气的运动和风,一、引起大气运动的作用力,33,二、近地层风速廓线模式,1.对数律风速廓线模式 平均风速随高度变化 中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度, 高度Z处平均风速, 摩擦速度, 卡门常数,0.4, 地面粗糙度,34,三、近地层风速廓线模式,2.指数律风速廓线模式 平均风速随高度变化 非中性层结： 指数律，稳定度参数, 已知高度Z1处平均风速, 稳定度参数(表3-3),已知 和m，可求得 习题3.4,35,四、地方性风场,1海陆风,36,四、地方性风场,2山谷风,37,3城市热岛环流,图 城市热岛示意图,
