城市气候学02-3.ppt

2 3大气的运动和风 引起大气运动的作用力 1 2 大气边界层中风随高度变化 风向随高度增大而向右旋转 北半球 风速随高度增加而增大 3 地方性风场 海陆风 4 山谷风 5 城市风 6 图3 1城市热岛示意图 2 4气象条件对城市大气污染的影响 2 4 1对大气污染物的稀释和扩散作用 1 风和湍流的影响风和湍流对排入大气中的污染物有显著的输送 冲淡 稀释和扩散作用 城市中严重的大气污染现象都出现在风速小的时候 一般在风速 2m s或 3m s时 7 大气中污染物浓度与风速的关系 8 必须指出 风速与污染浓度的关系是比较复杂的 如其它条件相同 一般呈反比关系 但如果风速剧增 在烟囱的下风方向近地面层反而会出现较高的污染浓度 这是因为烟囱下风方向近地面空气污染浓度不仅与风速有关 也与烟囱的有效高度有关 烟囱的有效高度 烟囱的实体高度与烟气高度之和 也就是烟流中心线完全变成水平时的高度 9 烟囱的有效高度 10 烟囱有效高度越高 下风方向地面浓度也越小 但随着风速增大烟气离烟囱口以后的上升高度随之降低 从而使烟囱有效高度也随之降低 这样使地面附近浓度增大 这个效果正好与风速对浓度影响效果相反 所以当风速增大到某一定值时 在烟囱附近的下风方向 就有可能出现最高的地表浓度 特别是当烟气从烟囱口排出的速度小于风速时 烟气就在烟囱背后发生涡流 在附近建筑物影响下 涡流卷入涡旋 急速降落地面 这种现象称为下曳气流 downdraft 11 烟囱附近的下曳气流 使烟囱附近地面层空气形成高浓度污染 12 2 大气稳定度的影响大气稳定度 表示空气是否安于原在的层次 是否易于发生垂直运动 即是否易于发生对流的量度假定有一微团空气受到对流冲击力的作用产生上下移动后 如果该空气微团减速 并有返回原来高度的趋势 这时的气层对于该空气微团而言是稳定的 2 4气象条件对城市大气污染的影响 2 4 1对大气污染物的稀释和扩散作用 13 如果空气微团一离开原位后 就逐渐加速运动 并有远离起始高度的趋势 这时的气层对于该空气微团而言是不稳定的 如果空气微团被推到某一高度后 既不加速也不减速 而是随遇而安 这时的层 对于该空气微团而言 它的稳定度是中性的 大气是否稳定 通常用周围空气的 温度直减率 与上升空气微团的 干绝热直减率 d 的对比来判断 14 干绝热直减率 d是每上升100m温度降低1 而周围空气气温随高度变化的直减率 是多种多样的 d 每隔100m高度气温降低很快 空气层处于不稳定状态 不稳定层结 d 每隔100m高度气温降低很少 甚至随高度而递增 称为 逆温 空气层处于稳定状态 稳定层结 d 每隔100m高度刚好是减低1 空气层的稳定度处于中性状态 中性层结 15 大气稳定度是影响污染物在大气中扩散的极重要因素当大气层结不稳定时 热力湍流发展旺盛 对流强烈 污染物容易扩散当大气层结稳定时 湍流受到抑制 污染物不易扩散稀释 特别是当有逆温层出现时 通常风力微弱甚或平静无风 低空好象蒙上一个 盖子 使烟尘聚集地表 造成严重污染 16 城市上空空气层结对污染物扩散的影响 从烟囱排出的烟流形状看大气稳定度的影响 全层不稳定 波浪型 晴午后 烟源附近污染全层中性 锥型 风力较大的夜间出现全层稳定 扇型 晴 风小的夜或晨 易污染下层稳定上层不稳定 屋脊型 上扬型 日落后不久出现 地面可免受污染下层不稳定上层稳定 熏烟型 漫烟型 日出后风力微弱时易出现 下风处严重污染 18 2 4气象条件对城市大气污染的影响 2 4 1对大气污染物的稀释和扩散作用 3 天气形势的影响反气旋的天气形势下 污染物不易扩散 易造成较大浓度的大气污染 气旋天气形势下 往往气层不稳定 有利于污染的稀释扩散 不易造成大气污染 锋面天气 有利于污染物的扩散 20 2 4 2对大气污染物的冲洗 凝聚和化学反应影响降水的淋洗作用 雨滴在下降过程中捕获颗粒污染物 从而 清冼大气 雾的凝聚作用 水汽与凝结核结合形成雾滴 高浓度的SO2污染常与浓雾相伴出现光化学反应作用 高温与强光照下易发生 光化学烟雾呈浅蓝色 其化学反应复杂 2 4气象条件对城市大气污染的影响 21 城市大气污染的影响 1 对城市气候的影响城市大气污染与整个城市气候是相互影响相互制约的 城市中的风 大气稳定度 天气形势 降水 雾 温度和日照等影响和制约着城市大气污染的浓度及其时空分布 而城市大气污染又反过来影响城市的气候 其中最突出的影响有以下几方面 减少太阳入射辐射和日照时数增加城市烟雾频率 减小能见度改变城市的热状况 3 城市大气污染的影响 22 3 城市大气污染的影响 2 对城市居民健康的危害呼吸道疾病