大气环境影响(之一).ppt

环境影响评价EIA 第五章 大气环境影响预测与评价 （一） 大气层概述 大气边界层的温度场 大气边界层的风场 环境影响评价EIA 第一节大气层概述 一、低层大气组成 干洁空气、水汽和杂质 干洁空气 不含水蒸气和杂质-主要组分氮、氧、氩，次要组分二氧化 碳、氖、氦、氪、臭氧等。 不变组分 大气中的水蒸气含量不稳定， 铅直方向分布不均匀；水平方向随着纬度的增加而减少； 同一地区夏季多，冬季少；水循环的重要链条；导演了云 、雾、雨、雪等天气现象。 大气中的二氧化碳-温室气体，影响大气温度 臭氧-阻挡紫外线 环境影响评价EIA 二、描述大气的物理量 气象要素： 气温、气压、气湿、风向、云况、云量、能见度、降水、 蒸发量、日照时数、太阳辐射等 主要气象要素： 1气温离地1.5米处在百叶箱中观测到的空气温度 2气压大气作用在某面积上的作用力与其面积的比值 1atm=760mmHg=1013.25mb=101.325kpa 高压，脊向外伸展部分；低压，槽-高压向外伸展部分。当 低压控制时，由于有气流上升运动，云天较多，通常风速较 大，有利于污染物的扩散稀释；当高压控制时，空气大范围 下沉，从地面上几百米至1km的高空形成下晨逆温，阻止污 染物向上扩散。 环境影响评价EIA N NNE NE ENE E 3气湿反应空气中水汽含量的多少,相对湿度应用普遍 4风空气质点的水平运动 16方位+1个静风 0-12风级 风速约等于 环境影响评价EIA 云大气中水凝结现象飘浮在空中的大小水滴或小冰晶 或两者的混合物构成 云量指云遮蔽天空的成数。将视野能见的天空作为十份，其 中云遮蔽了几分，云量就是几。例如天空无云或不到1/20， 云量为0；云布满天空（阴天），云量为10。 总云量：所有云遮蔽天空的成数，不分云的高低和层 次。 低云量：低云遮蔽天空的成数。云底高度通常在 2500米以下 云量的记录：我国一般以分数形式记录总云量和低 云量，总云量作分子，低云量作分母，即总云量在斜线 的上面，低云量在斜线的下面，任何情况下低云量不得 大于总云量。记录形式为：10/7，5/5，7/0。一个气象 台站的云量资料可在20km范围内使用。 环境影响评价EIA 环境影响评价EIA 能见度当时的天气条件下，正常人的眼睛所能见到的最大水 平距离反映大气的混浊程度 三、大气层的结构 （1）对流层12km高 气温随高度的增加而降低 层内有强烈的对流运动 空气密度最大 气象要素分布不均，冷热气团的过渡带 又分摩擦层和自由大气层，1-2km为大气边界层（摩擦层）， 受地面影响大 （2）平流层 对流层顶到离下垫面55km高度的这一层 30-35km同温层；往上气温随高度增加，逆温层-暖层之称 垂直混合微弱，气流平稳 水汽尘埃很少，大气透明度好。 环境影响评价EIA （3）中间层 55-85km 气温随高度增高降低 空气强烈对流，高空对流层 （4）热成层 85-800km 气温随高度增高迅速增高 空气处于电离状态电离层，反射无线电波 （5）逸散层 气温极高，空气稀薄，大气粒子运动速度很快，摆脱地球 引力 2大气压力的垂直分布 任意地点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重 量。气压随高度增高而降低 大气密度的垂直分布 与大气压力变化规律相同 环境影响评价EIA 3大气成分的垂直分布 决定于两种物理过程 分子扩散浓度梯度为动力 湍流扩散动力因子 100km以下湍流扩散为主 100km以上分子扩散为主 湍流层顶湍流扩散为主到分子扩散为主的 转换高度 低层大气成分均匀，高层不均匀 环境影响评价EIA 第二节大气边界层的温度场 一、气温的垂直分布 温度层结-气温沿高度的变化； 气温垂直递减率气温随高度的变化快慢 气温随高度增高而降低，正值； 气温随高度增高而升高，负值； 四种情况： 气温随高度的增加而降低，即0,正常的气温分布； = d中性层结 气温随高度增加而增加， T)时，它比周围空气轻，气块则加速（a0)，气层不稳 定； Ti0,则a d若Z 0,则a0加速度与位移方向相同，层结不稳定 d 层结为中性 四、位温 为饱和的空气块绝热移动到标准气压处所具有的温 度称为这一未饱和空气的位温，记作。其定义为 ： 10.8 11 1111 12 1212 13 1313 11 13 12 0.7 13.2 12.0 300 100 200 11.3 12.7 12.0 1.0 1.2 高度 米 环境影响评价EIA 五、气温层结与烟流形状 波浪形：扩散良好，-d0 锥形：比波浪型差，中性大气层 中 平展型： -dH)，因而顶 部绝热增温比底部多而形成逆温。下沉逆温 ，范围广、厚度大，持续时间长，在离地数百米 至数千米的高空都有可能出现。 H H h h 环境影响评价EIA 锋面逆温 对流层中，冷暖空气相遇，暖空气密度小，爬到 冷空气的上面，两者之间形成一个倾斜的过渡锋 面，在锋面上，如果冷暖空气的温度差比较显著 ，也可出现逆温，称为锋面逆温。 暖气团 冷气团 ZZ Z TT x1x2 距离km 环境影响评价EIA 第三节大气边界层的风场 大气的水平运动是作用在大气上的各种力的总 效应 四种作用力： 水平气压梯度力-空气水平运动的原动力； 地转偏向力（科里奥利力）-地球对于相对于地球有 运动的大气的旋转效应， 北半球指向运动方向的右方，南半球指向左方，力的方向 与大气运动方向垂直；随地理纬度增加而增大，两极最大 ，赤道为零； 惯性离心力-作曲线运动的大气受力； 摩擦力-内摩擦力，外摩擦力- 后三种力是由空气运动产生 环境影响评价EIA 一、大气边界层的理想风场 什么是大气边界层？自由大气中的空气运动？ 在1-2km高度以上的自由大气里，大气的运动十分接近水平 运动-自由大气层 近地面受到地面摩擦作用-大气边界层 大气边界层中的风受到四种力的作用，运动非常复杂！ 两种理想情况： 1、平行等压线的风场 风与等压线的交角 摩擦力大交角大 摩擦力小角较小 海洋交角小，陆地交角大 高空交角小，近地交角大 D R G V 高 低 P P-1 环境影响评价EIA 2、弯曲等压线的风场 高气压中的空气顺时针旋转 低气压中空气反时针旋转 低压 p D C V 高压 p DC V 风向 环境影响评价EIA 环境影响评价EIA 环境影响评价EIA 二、大气边界层风随高度的变化 风向与等压线的夹角随高度的增加而减小 爱克曼螺旋线 随高度的增加，摩擦力的影响逐渐减少，所以风 速逐渐增大；同时地转偏向力也随高度的增加而 逐渐明显，风向逐渐向右偏转（北半球），到了 边界层顶，风的大小、方向与地转风完全一致， 这是摩擦力的影响消失。 在北半球高空风对地面风按顺时针方向偏转20- 30 高空实际风接近-地转风 环境影响评价EIA 三、近地层风速廓线模式 表示风速随高度变化的曲线 大气扩散计算需要知道烟囱和有效烟囱高度处的风 速；气象资料通常是在10m高度处观测得到； 地面推算任一高度处的风速，将极为方便。 1、对数律模式近地层（100m以下）中性层结下的风速 廓线模式 U-欲求高度z处的平均风速 U*-摩擦速度 Z0-地面粗造度 环境影响评价EIA 幂函数风速廓线模式 近地层、中性层结、平坦下垫面的条件下推导出来 导则推荐计算式 幂指数一般是地面粗造度和气温层结的函数，在同一地区、 相同稳定度情况下，p值为一常数。在不同地区或不同稳定 度情况下，取不同的值。 我国导则 大气环境推荐值,表5-3所示 四、风的日变化和年变化 风的日变化 最小风速发生在夜间，日出后渐渐增大，到14：00达到最 大，然后减小，午夜前后达到最小值 观测得到的风速廓线 风向日变化 近地层，夜间到白天，顺时针旋转 低空：夜间到白天，反时针旋转 环境影响评价EIA 产生风的日变化的原因是太阳辐射的日变化。 风的年变化 冬季风速大于夏季冬季气压梯度大 五、地方性风场 1海陆风 海风和陆风的总称 海风-从海洋吹向陆地；陆风-与之相反 2山谷风 山风和谷风的总称 日出后，太阳先照射到山坡，空气被加热，向上运动，谷底 空气，向上补充，产生谷风。 高空形成反谷风-产生局地环流 日落后-情形相反 3坡风 发生在平原和山地交界地带。 环境影响评价EIA 思考题: 1、什么是大气边界层? 2、气温层结的四种典型情况? 3、大气的静力稳定度如何判别? 4、如何根据烟流形状粗略估计大气稳定度? 5、逆温种类，逆温产生的原因是什么? 6、环评导则推荐的风速廓线模式是哪一种 ？ 7、海陆风、山谷风是怎样产生的？ 环境影响评价EIA 从地球表面向上，大约到90千米高 度，大气的主要成分氧和氮的组成 比例几乎没有什么变化，具有这样 特性的大气层，我们称它为均质大 气层（简称为均质层），在均质层 以上和外层空间的大气层（如热层 ），其气体的组成随高度的升高有 很大变化，这个圈层我们称它为非 均质层 在均质层中，根据气体的温度沿地 球表面垂直方向