对Pasquill大气稳定度分类法的一种修正辐射值法(论文资料).pdf

第2 2 卷第2 期 i 9 9 0 年6 月 西 安 冶 金 建 筑 学 院 学 报 j xi i n i n s t o f m c t a l 1 co n s e n g v0 l 2 2 no 2 u n l 9 9 0 对 pa s q u i l l 大气稳定度 分类法的一种修正 辐射值 法 吴敬之 李丁华 史宝忠 冲 科院兰州高原大气物理研究所 西式情金建筑学院 摘 要 本文在 pa s q u i l l 大气 稳定度分类法 的基础上 提出 1 以太 阳辐射值和风速划分大气稳定 度的方法 回避 了 p a s q u i l l 方法中云量观测的困难 使大气稳定度的划分由定性转 向定量 关键词 太气稳定度 太阳辐射值 太阳高度角 太阳辐射等级数 引 言 5 0年 代 末期 以来 在实 践 中提 出 了一 些建 立在 经 验基 础 上 的宏 观 大气 稳 定度 分 类 法 诸 如 温差法 i 风 速 比法 i p a s q u i l l 法 t u r n e r 法 4 l l wi g法 l e t t a u法 日本式法和 日本原子能委员会法 l等 我国大气扩散稳定度分类法是以国标的形式 由国 家城乡建设 环境保护部批准颁 发使用的 在 国家标 准 gb 3 8 4 0 8 3中 它称为修订 的 p a s q u i l l 稳定度分类法 简称 p s 法 文献 4 6 8 1 都是对稳定度分类法 的修订 补充 和完 善 p a s q u i l l 法 虽 已得 到 广泛 的应 用 但 在实 际应 用 中仍 普遍 感 到云 包 括云量 云 高 云状 的观 测有困难 p s法是以太 阳高度角h 与云量按表 1 查 出太阳辐射等级数 再 由太隅辐射等级数 与地面风速按表 2 查找稳定度等级 由表 1 和表 2可知 确定太阳辐射等级数时 经常遇 到云量判读不准而引起稳定度划分不准确的现象 如太阳高度角为 1 5 h 3 5 总 云量界于 7 8成时 太阳辐射等级数可以取 i 也可以取零 这样 在地面风速相同条件 下 就会得到两类不同性质的稳定度类型 表 1 和表 2中代 号的都存在这类问题 日本原 子能委员会法是根 据 日射量 辐射 量和地面风速进行大气 稳定度分类 的 这 三 个量均 可用仪器测量 避免 了人 为观 测误 差 它还可 以实 现 自动监测 是一种 值得推广 的 好方法 日射量有地 区差异 这种方法给 出的数值只适用于 日本的情 况 本文收 到 日期 1 9 8 9 1 0 1 4 参加污染气象观铡 的有 邱传涛 柳艳香 李新成 李玉兰 维普资讯 1 4 8 西安冶金建筑学院学报 第 2 2卷 表 2 大气 稳定度的等级 为总结出适合我国地域的利用辐射值和风速进行大气稳定度分类的方法 我们结合环 境影响评价工作进行了专题测试研究工作 1辐 射值 法的提 出 i 1 辐射值 与云量和时间的关 系 在 1 9 8 7 1 9 8 8 年 笔者先后对延安炼油厂 永坪炼油厂 府符电厂进行了大气边界 展的污染 气象探测 各测 点地理位 置等 情况见表 3 表 3 测点 的地 理位置 厂 名 经度 纬度 1 t 出时间 口落时问 观测起止 期 仪器装置 i 9 8 7 延 安炼 油厂1 0 9 3 0 e 3 5 4 8 n 5 2 9 5 5 4 1 9 2 6 1 9 3 9 4 2 6 5 8 1 9 8 7 总辐射表 永坪 炼油 厂1 0 9 4 5 e 3 7 n 7 3 0 7 4 i i 7 3 0 i 7 4 1 1 1 1 7 l 1 3 0 i 9 8 8 净辐射袁 府 屯厂 i 1 i e 3 9 n 7 3 0 7 4 2 i 7 3 0 i 7 4 1 i 2 4 2 3 维普资讯 第 2期 吴敬之等 对 p a s q u i l 大气稳定度分类法的一种修正 辐射值法 1 4 9 在这三次观测 中 除观测大 气扩散所需要 的常规 气象资料外 还分别进行 了总辐射 和 净辐射 的观测 总辐射和净辐射 的观测采用 日本生产的辐射仪 其型号为 mr 一 2 l 和 c n i i 精度 分别 为 3 和 j 白天 的总辐射 在 o 7 l 9时观测 每小 时观 测一次 夜 间的净辐射 在 l 9 0 7时观测 每 3小时观测 一次 一天共观测 i 7次 在延安炼油厂观测期间共取得样本数为 2 1 3组 所获得的不同观测时次的平均辐射 值 云量和时次之间的关系见表 4 由表 4可知 总辐射平均值随太阳高度的增加迅速增 大 至 l 2 0 0时达最大值 夜间 净辐射平均值则变化不大 在不同云量条件下 辐射 值 差 异 较 大 在 白 天 中午 1 2 o 0时 云量 为零 时 总 辐射 平 均 值 为 5 6 4 3 j c m rai n 而 当云量 为 l 0成时 总辐射平均值为 2 8 4 2 j c m rai n 二者相 差约 i 倍左 右 夜 问 2 0 o 0时 天空状况 为碧空时 净辐射平均值 为 0 6 2 7 j c m rai n 而 当云 量为 l o 成 时 挣辐射平均值为一 0 2 9 3 j c m min 二者亦相差约 i 倍多 至于在观测 期 间同一观 测时次所 出现 的极 值来看 则 差异 更大 见 表 4 表 4 延 安炼 油厂 洛 川 测点的平均辐射状况 单位 j c m rai n 维普资讯 1 5 0 西安冶金建筑学院学报 第 2 2卷 由于太 阳辐射值的大小主要决定于太阳高度角 云量 云状 云厚 大气透明度和拔 海高度等因素 其 中尤以云的变化对太阳辐射的变化影 响最大 因此 用辐射值代替 p a s q u i l 1 分类 法 中的太 阳高 度角和 云量 划 分大气稳定度是 完全可行 的 而大 气稳定度 的 划分将 由定性转 向定量 1 2 辐射值大气稳定度分类法 幸 葛 射值法 用延安炼油厂的观测资料 根据上面测点的平均辐射状况 参照 p s 法中的太阳辐 射等级和 l u d w i g 与 da b b c r d t 分类法 中以 日照参数值所对应 的日射强度 提出了辐射值 大 气稳定度分类法 表 5给 出了不同辐射强度和不同风速条件 下的稳定度类 型 称之谤辐 射值大气稳定度分类法 简称辐射值法 由表 5 可看到 白天总辐射值分成 6 个等级 夜间净辐射值则分成 2 个等级 风速等 级有 5 个 这样 共组成了 4 0 种组合的判断稳定度的类 型 相 比之下 它比 p s法和 l u d w i g分类法更为细致 客观 稳定度类型的划分也显得更合理 表 5 辐 射值 法大气稳 定度分类 单位 j e ra mi a 地面风速 总辐射 白天 m s 5 4 3 5 4 2 3 7 6 3 7 5 2 0 9 2 0 8 6 c c d d d d d 净 辐 射 夜 问 0 4l 0 0 0 0 5 0 0 5l e e d d d e e d d d f f e d d 2 结果和讨论 为了便于分析讨论 将 a和 a b归为很不稳定类 b和 b c为不稳定类 c和 c d 为弱不稳定类 按 p s分类法 辐射值法和 l u d wi g 法等三种大气稳定度分类法所 确定的延安炼油厂大气稳定度类型的出现频率列于表 6中 从袭 6 可以看 出 按三种分类 法 不稳定类 a c 的出现频率分别为 4 8 3 4 8 9 和 6 2 3 其中p s法和辐射值 法两 者不 稳定类 出现频 率非 常接 近 相关 性很 好 而 l u d wi g法 则 与 p s法 相关性 差 在稳 定 度 类 型 中 p s法 和 辐 射值 法 的 d 类 稳定 度 出 现频 率 最 大 分 别 为 2 6 8 和 2 9 5 两 者相关性 好 而 lu d wi g法则 为 1 6 它与 p s法结果 差别较大 在稳 定型 f 情况下 p s法的出现频率为 2 4 9 辐射值法和 l u d wi g 法均为 2 1 6 综上 所述 辐射值法优 于 l u d wi g法 d d d d d 维普资讯 第 2期 吴敬之等 对 p a u i l l 大气稳定度分娄法的一种修正 辐射值法 1 5 1 表 6 三 种分类法 的稳定度 出现 频率 表 7 和表 8是 p s法确定 的稳定度分别与辐射值法和 l u d w i g法所确定的稳定度的 对应 比较 从表 7 可看出 p s法的 d娄稳定度对辐射值法来说 出现 c类 约 占 1 7 5 d 类 占7 8 9 b类和 e类各 占 1 8 跨越 4个稳定度类型 辐射值法出现 2 1 1 的判断 错误 从表 8 可以看 出 p s 法的 d类对 l u d w i g法来说 出现 b类 占 3 3 3 c类占 1 9 2 d类 占4 3 9 e类 占3 5 跨越 4个稳定度类型 l u d w i g 法出现 5 6 1 的判 断错误 对 应 比较结果表明 辐射值法与 p s法的吻合频率为 7 5 6 l u d w i g法与 p s法的吻合频率 为 6 3 4 因此 表 7 稳 定度的比较 辐射值法优于 l u d wi g法 表 8稳定 度的 比较 a l 6 8 3 5 1 l 8 2 5 l 0 4 6 4 5 8 l 2 5 4 l l 5 判惜 频 率o 0 3 6 3 2 2 0 2 1 1 2 6 5 2 1 0 1 lud wi g p s法 a b c d e f 维普资讯 1 5 2 西安冶金建筑学院学报 第 2 2 卷 图 1给 出 了 辐 射 值 p s法 和 l n d wi g法 的 大气稳 定度 日变化分布 图 从 图 1可见 在 夜 间 2 o 0 6时 大气稳定度 为稳定类型 e f o 7 0 9时和 1 7 1 9时 为稳定度 类型 的转换 期 1 o 1 6时 则 为 不 稳 定 类 型 a c 其 中 o 7 o 9时 是稳 定度类 型 由中 性 向不稳定 类 型转 换 而 1 7 1 9时则 由不 稳定 向中性 转换 在 o 7 o 9时 的 稳 定 度 类 型 转 换 期 中 p s法 和 l n d wi g 法都出现了稳定度变化的不连 续 现 象 稳 定 度 类 型 的 变 化 次序 均 为 d b b 而辐射值法 为 d c b 分 析 表 明 l u d wi g法 和 p s法 是在弱 日射和太 阳高度角为 1 5 h 3 5 时 晴空小风条件下才发生上述 稳定 度 al h l 图 1 大 气稳 定度 日变 化 不 连 续 现 象 的 多 出 现 于 o 8时 温 差 法 统 计 结 果 o 8时 平 均 r z i 5 0 为 0 9 9 4 显然 确定为 b类稳定度偏高 可以认为 在晴空小风条件下 l u d wig法和 p s 法在弱 日射和太阳高度角为 1 5 8 成时 太 阳 高度角在 1 5 8 成时 其太 阳辐射值并来出现小于观测时次的平均值及 云量为 1 o成时的平均辐射值的现象 即稳定度高于 d类 由于这种情况都出现于早晨 0 8 0 9时和傍 晚 1 7时 因此 p s法 又显得 偏低 类 似情况 还发生 于 云量 4或 云量 4及 云量介于 7 8成时 p s法对大 气稳定度 的划 分匍 难以准确 确定c 见表 2 笔者利用洛川资料制定了用辐射值和地面风速对大气稳定度进行划分的方法 1 9 8 7 1 9 8 8年用 于永 坪炼 油厂和府 谷 电厂的大 气稳定度分 类 中 得到 了对 比验证 取 得 了较 好 的结果 但 它与 p s法 的对应 关系分别为 7 3 和 8 o 还 不够 理想 3 结 语 由以上分 析 不难看 出 1 近地层大 气稳定度 主要 决定热通量 与风 速 辐 射值是 热通量 的量 度 故采 用辐 射 值和风速 确定大 气稳定度类型是可 行的 2 由于辐射值法不直接采用太阳高度角和云量 因此它回避了人们在实际工作 中对 云观测 的困难 3 虽然 目前人们普遍以 p s 法作为大气稳定度划分的准则 但辐射值法与 p s法 的对应结果却令人满意 经冬 春三个观测点的资料分析比较 其对应关系平均为 7 6 左右 辐 射值法 可在实 际工作 中应用 j耳 维普资讯 第 2期 吴敬之等 对 p a u i l l 大气稳定度分类皓的一种修正 辐射值法 1 5 3 4 由于观 测得到 的辐射值 是瞬时值 如果取半小 时或 1 小 时的平均值则会 更好 对 此有 待进一步研究 5 辐 射值法 是依据 陕北 地区资料得 到的 它可适用 于西北地 区 由于辐射值 因地理 区域不同而不同 辐射值法提 出的辐射值范围是否适用我国南方还有待研究 参考文献 1 u s nrc ons i d e m e t e o r ol o g i ca l pr o g r a ms re g ul a t o r y 1 9 7 2 i 2 3 2 s c d c a n c t a 1 a comp a r i s o n o f tur b u l e n c e cl a s s i f i c a t i o n s c h e me s at mo s en v i r o n 1 9 8 0 1 4 7 41 7 5 0 p a s q a i l l f th ees t i ma t i o n o ft hedi s p e r s i o n o fw i n d bo mcm a t c r i a 1 m c tm a g 1 9 61 9 0 33 49 tu rn e rd b a d j 胁 s l o n m od e l f o r a n ur b a n a c b j app l m c t 1 9 6 4 3 8 3 9l lu dwi n g f l da b b c r dt w f co mpa r i s o n o f two pr a c t i c al at mo s p he r i c st a bi l i t y cl a s s i f i c a t i o n s c h e me si n a nur b a nap pl i c a t i o n iapp m c t 1 9 7 6 1 5 1 l 7 2 1 1 7 6 ha l fin e r g j numc r i c a l w ca t h c r pl e d i c t i o n nc w yo r k w i i c y 1 9 7 1 王华东 垒浩编译 日本环境影响 弹价 1 9 8 5 9 l 2 中华 人 民共和 目国家 标 准 gb 3 8 4 0 8 3 9 8 4 j 6 a m o d i fic a t i o n o f t h e pa s q u i l l s cl a s s i fi c a t i o n o f at mo s p h e r i c st a b i l i t y th c i n s o l a t i o n m c t h o d wuj i n g z hi工 di n g h ua la n z ho u i n s t i t u t e o f pl a t