第03章 大气污染气象学

第三章大气污染气象学,大气圈结构及气象要素大气热力过程大气的运动和风理解气象学基础知识重点掌握大气稳定度的计算和确定方法,大气扩散,第一节大气圈结构及气象要素,大气圈垂直结构,大气圈垂直结构,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,近地层地面上50100m，热量和动量的常通量层,大气圈垂直结构,平流层（对流层顶50-55km）同温层对流层顶35-40km，气温-550C左右集中了大部分臭氧同温层以上，气温随高度增加而增加没有对流运动，污染物停留时间很长中间层（平流层顶85km）气温随高度升高而迅速降低对流运动强烈,大气圈垂直结构,大气圈垂直结构,暖层（中间层顶800km）气温随高度升高而增高气体分子高度电离电离层散逸层（暖层以上）气温很高，空气稀薄空气粒子可以摆脱地球引力而散逸大气压力总是随高度的升高而降低均质大气层8085km以下，成分基本不变，湍流扩散非均质大气层气体组分随高度变化而变化，分子扩散,主要气象要素,1气温天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。,主要气象要素,2气压：大气的压强单位：Pa1atm101326Pa1013.26mb=760mmHg任一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递减关系式可用气体静力学方程式描述:,积分式压高公式,主要气象要素,3气湿：空气的湿度绝对湿度1m3湿空气中含有的水汽质量相对湿度空气的绝对湿度与同温度下饱和湿度的百分比含湿量湿空气中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露点同气压下空气达到饱和状态时的温度,主要气象要素,3气湿,主要气象要素,4风向和风速水平方向的空气运动叫做风（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（2或10min平均）(km/h)F风力级（012级）,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。,风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然界的风是由于这两种原因综合作用的结果，但只要有温差存在，空气就不会停止运动,主要气象要素,4风向和风速风玫瑰图,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。,主要气象要素,4风的性质随时在变化：如我国季风（北京附近冬天东北风）；随高度变化：在一定范围内，风随高度的增大而增大。地面有建筑物，树木的影响。随地理位置而变：山区会产生山风、谷风、海风，海区有海陆风（如上海、大连等）。,风对大气污染物扩散的影响,风向,风速,风向影响污染物的水平迁移扩散方向。,风速的大小决定了大气扩散稀释作用的强弱。,污染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度：,主要气象要素,5云大气中水汽的凝结现象叫做云（使气温随高度变化小）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）,云,高云（6000m以上）,中云（2000-6000m）,低云（2000米以下）,主要气象要素,6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（09级，相应距离为5050000米）,主要气象要素,7.太阳高度角太阳高度角为太阳光线与地平线间的夹角，是影响太阳辐射强弱的最主要的因子之一。h0即太阳高度角，它随时间而变化。,主要气象要素,8.降水降水是指大气中降落至地面的液态或固态水的通称。如雨、雪等。降水是清除大气污染物的重要机制之一。降水对大气污染的影响降水对大气污染有净化作用，降水的净化作用与降水的强度和持续时间有关。降水越强，降水时间越长，降水后大气污染物浓度越低，保持低浓度的时间越长。,第二节大气的热力过程,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,气温的垂直变化,气温的垂直变化,气温的垂直变化,干空气绝热绘制温度递减率干绝热直减率（空气团）干气块（包括未饱和湿空气）在绝热过程中，垂直方向上每升降单位距离的温度变化值。,干绝热直减率,准静力条件绝热过程中气温、气压都是指大气中气块本身的特性，但是对于气压而言，一般情况PP环，若过程进行的十分缓慢，可使外界气压变化与系统内部气压变化充分平衡，每一瞬间外部气压与内部气压看成是相等的，即P=P环，这个条件称为准静力条件。讨论的大多数过程我们认为满足准静力条件，即P=P。,干绝热直减率,代入上式得：,（空气）,由定义：（）,位温:各高度均把压力换算为1000hPa时的温度（绝热）,实际中，TiT相差,a,气块下降时，,Z,0,a,气块上升，,Z,，,，稳定状态；,气块下降，,Z,，,，稳定状态。,在此状态下，不易扩散。,0,=,a,，中性状态。,0,a,气块加速度方向与位移方向相同，大气不稳定无论上升，下降均属于不稳定状态。,用位温梯度判别大气稳定度,大气为中性,大气稳定,大气不稳定,用层结曲线和状态曲线判断大气稳定度,用层结曲线（大气温度随高度变化曲线）和状态曲线（即上升空气块的温度随高度的变化曲线）的分布来判断大气稳定度。,逆温,逆温不利于扩散1.辐射逆温：辐射：,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,逆温,辐射逆温的生消过程,逆温,2.下沉逆温（多在高空大气中，高压控制压内）,逆温,3.平流逆温暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成,逆温,5.锋面逆温,烟流型与大气稳定度的关系,波浪型（不稳）锥型（中性or弱稳）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）,第三节大气的运动和风,引起大气运动的作用力,大气边界层中风随高度变化,Ekman螺旋线（北半球下视，地偏力指向运动右方，故顺