大气污染控制工程-第三章

1第三章大气污染气象学主要内容：大气圈结构及气象要素

大气热力过程

大气的运动和风要求：理解气象学基础知识,掌握大气稳定度判定及大气热力学过程。2大气扩散源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、韩国……）污染物在大气中的传输和扩散过程，与污染源本身的特性、气象条件、地面特征和周围地区建筑物分布等因素均有密切关系。气象条件，如风速、风向、大气湍流运动、气温垂直分布、大气稳定度等，对污染物的扩散稀释有重要影响，带来的污染结果也千差万别。3第一节大气圈结构及气象要素大气圈垂直结构P67-68地球表面环绕着一层很厚的气体，叫地球大气，大气是自然环境的重要组成部分。受地球引力而随地球转动的大气层叫大气圈，大气圈的上界大约为1200-1400km。大气圈从内到外可分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。45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，在热带海洋上空，空气温暖潮湿，在高纬度内陆上空，空气寒冷干燥。6大气边界层:对流层下层1～2km，其气流受地面阻滞和摩擦的影响很大，称为大气边界层。大气边界层中，气温的日变化很明显，昼夜温差可相差十几度，风速随着高度的增加而增大。因此，大气边界层中，对流运动和湍流运动都很显著。7平流层（对流层顶～50-55km）同温层：对流层顶~25-35km，气温几乎不随高度发生变化，维持在-550C左右，称为同温层。同温层以上，气温随高度增加而增加；平流层集中了大气中大部分臭氧（臭氧层），臭氧层能强烈吸收波长中200-300nm的太阳紫外线。平流层中几乎没有大气对流运动，大气的垂直混合作用微弱，因此大气污染物的停留时间很长。特别是进入平流层的氟氯烃类污染物，会大量消耗臭氧，造成臭氧减少和臭氧层空洞现象。8中间层（平流层顶～85km）中间层中，气温随高度升高而迅速降低，顶部气温可达-83

0C。大气的对流运动强烈，垂直混合作用明显。9暖层（中间层顶～800km）在太阳照射和宇宙射线作用下，气温随高度升高而增高；暖层气体分子被高度电离，存在着大量的离子和电子，因此也被称作电离层。散逸层（暖层以上）气温很高，空气非常稀薄；空气粒子可以摆脱地球引力而散逸。大气压力和大气密度随高度的升高而降低。在80～85km以下的大气层中，由于气体扩散和湍流作用，大气的组成基本不变。10主要气象要素1．气温天气预报中：距地面1.5m高处百叶箱中观测到的空气温度。

气温的单位有摄氏度（0C）、热力学温度（K）。112．气压气压的单位：帕（Pa）、百帕（hPa）、大气压（atm）、mmHg规定：温度00C、维度450的海平面上的气压为一个标准大气压。1atm＝101326Pa＝1013.26hPa=760mmHg

123．气湿：空气中水汽的含量，也叫空气湿度绝对湿度——1m3湿空气中含有的水汽质量（单位：kg/m3）相对湿度——空气的绝对湿度与同温度下饱和湿度的百分比，称为空气的相对湿度。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。13水平方向的空气运动叫做风。垂直方向的大气运动叫做升降气流。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，单位为m/s或者km/h。

(km/h)

F－风力级（0～12级）

4．风向和风速145．云

大气中水汽的凝结现象叫做云。

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（2000m以下），中云（2000-6000m）

高云（6000m以上）云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形）15云

高云（6000m以上）中云（2000-6000m）低云（2000m以下）166．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）主要气象要素17大气能见度的影响对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体，包括：总悬浮颗粒物（TSP）SO2和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子NO和NO2，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子18第二节大气的热力过程太阳、大气和地面的热交换P73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19大气稳定度及其判据定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易对流

定性描述：

外力使气块上升或下降气块去掉外力后气块减速，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气体的扩散20

逆温逆温不利于扩散:具有逆温层的大气层是强稳定的大气层，污染的空气不易穿过逆温层，而只能中其下方聚集或缓慢扩散，因此可能造成严重污染。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21

辐射逆温的生消过程P77-7822烟流形状与大气稳定度的关系P79

波浪型（大气不稳定,污染物扩散良好）锥型（大气稳定度为中性或弱稳定）扇型（处于逆温层，大气稳定度很好，污染情况随烟囱高度不同而异）爬升型（下稳，上不稳，对近地面污染较小）漫烟型（熏烟型，上逆、下不稳，烟流会向下强烈扩散）23第三节大气的运动和风引起大气运动的作用力

重力、垂直气压梯度力：相互平衡水平气压梯度力：是大气运动的主要原因地转偏向力（由于地球自转而产生的使得运动着的大气偏离气压梯度方向的力）惯性离心力（大气做曲线运动时，会受到惯性离心力的作用）摩擦力（大气与地表之间，相邻两层大气之间会有摩擦力，近地层中最明显）24地方性风场

1.海陆风:多发生中海陆交接地带，是一种以24h为周期的大气局地环流，它是由于陆地和海洋的热力性质差异引起的。25建在海边的工厂，必须考虑海陆风的影响，因为夜间随海陆风吹到海面上的污染物，可能白天又随海风吹到陆地上来，造成严重的污染。262．山谷风：发生中山区，以24h为周期的大气局地环流，主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的。27在盆地、山谷地区，容易形成大气污染事件，这是由于山谷风的存在，使得大气污染物不易扩散，在