大气污染控制工程 第三章 大气污染气象学课件

第3章大气污染气象学教学内容§1大气圈结构及气象要素§2大气的热力过程§3大气的运动和风1第3章大气污染气象学教学内容1大气扩散源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）大气科学大气物理、化学……大气气象学……污染气象学……气象条件对污物的稀释、扩散作用污染物对气象的影响

第3章大气污染气象学2大气扩散源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）§1大气圈结构及气象要素一、大气圈垂直结构第3章大气污染气象学3§1大气圈结构及气象要素一、大气圈垂直结构第3章大气污染气气象要素（因子）：表示大气状态的物理现象和物理量，气象学中统称为～。与大气污染关系密切的气象要素主要有：

气温气压空气湿度（气湿）风（风向、风速）云量能见度蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。

二、主要气象要素

4气象要素（因子）：41．气温

表示大气温度高低的物理量。天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。

二、主要气象要素

摄氏温度热力学温度华氏温度51．气温摄氏温度52．气压即大气的压强。任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量。

气压总是随高度的增加而降低的。据实测，近地层高度每升高100米，气压平均降低约12.4毫巴（1mb=100Pa=1hPa)，在高层小于此值。单位：mb（毫巴）1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg

二、主要气象要素

62．气压63．气湿:空气湿度反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。常用的表示方法：绝对湿度－1m3湿空气中含有的水汽质量(kg)相对湿度－空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度之百分比含湿量(比湿)－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量(kg)水汽体积分数－水汽在湿空气中所占的体积分数露点－在一定气压下空气达到饱和状态时的温度。

二、主要气象要素

73．气湿:空气湿度7

二、主要气象要素

4.风向和风速（windspeedanddirection)什么是风？空气的流动就形成风。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。84.风向和风速（windspeedanddirec

4．风向和风速水平(horizontal)方向的空气运动称为风（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（m/s或km/h）

(km/h)

F－风力级（0～12级）

二、主要气象要素

9

4．风向和风速91010风玫瑰图

风速,m/s某地区1988年的风玫瑰图。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3.35～5.41m/s的频率为3.5%左右。11风玫瑰图风速,m/s某地区1988年的风玫瑰图。同5、云云：漂浮在空中的水汽凝结物。云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，有几分天空被云遮盖，云量就是几。如：碧空无云，云量为0；阴天云量为10；云占天空的1/10，云量记为1。国外，将天空分为8等份。国外云量×1.25=我国云量云高:云底距地面底高度低云（2500m以下）中云（2500-5000m）高云（5000m以上）总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。低云量：低云的云掩盖天空的成数。云量的记录：观测中以总云量/低云量的形式记录，如10/7。125、云云：漂浮在空中的水汽凝结物。12

高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（2500米以下）5、云13高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（25能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大距离（0~9级，相应距离为50～50000米）。能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大气中杂质的多少。大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。6、能见度14能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到第二节大气的热力过程一、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15第二节大气的热力过程一、太阳、大气和地面的热交换15太阳辐射光谱太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区可见光区占太阳辐射总量的50％红外区占43％紫外区只占能量的7％在波长0.48微米的地方，太阳辐射的能力达到最高值。16太阳辐射光谱太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区161717二、气温的垂直变化1.大气的绝热过程：某一空气块作垂直运动时与周围空气不发生热量交换，这样的状态变化过程称为大气的绝热过程。

空气块膨胀（做功）耗内能T定性空气块压缩（外气对它做功）T内能（由压力变化引起）18二、气温的垂直变化1.大气的绝热过程：某一空气块作垂直运动定量：

T0,T——气块升降前后的温度，KP0,P——气块升降前后的压力，hPaR——干空气的气体常数，287.0J/kg/KCp——干空气的定压比热，1005J/kg/K课后3.3

绝热过程中气温的变化完全是由气压变化引起的二、气温的垂直变化19定量：T0,T——气块升降前后的温度，K课后3.3绝热过2.干绝热直减率：干空气块(包括未饱和湿空气块)绝热上升或下降单位高度时，温度降低或升高的数值。Cp——干空气的定压比热，1005J/kg/Kg——重力加速度，9.81m/s2二、气温的垂直变化202.干绝热直减率：干空气块(包括未饱和湿空气块)绝热上升或3.气温的垂直分布（温度层结）

温度层结：气温沿垂直高度的分布曲线气温直减率单位高度气温的变化或递减层结213.气温的垂直分布（温度层结）

温度层结：气温沿垂直高度的定义：大气在垂直方向上稳定的程度，即是否容易对流

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扩散三、大气稳定度1.大气稳定度的概念22定义：大气在垂直方向上稳定的程度，即是否容易对流外力使气块上

2.大气稳定度的判据定量判断

232.大气稳定度的判据定量判断23则有判据：

2.大气稳定度的判据24则有2.大气稳定度的判例题3.7逆温稳定不稳定中性不稳定逆温25例题3.7逆温稳定不稳定中性不稳定逆温25四、逆温逆温不利于扩散辐射：太阳

地球

：短波

地球

大气层：长波

大气吸收长波强26四、逆温逆温不利于扩散太阳地球：短波大气吸收四、逆温辐射逆温的生消过程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

27四、逆温辐射逆温的生消过程1.辐射逆温：地面白天加热，大气自四、逆温2.下沉逆温（多在高空大气中）很厚的气层下沉

压缩变扁

顶部增温比底部多28四、逆温2.下沉逆温（多在高空大气中）很厚的气层下沉四、逆温3.平流逆温：暖空气平流到冷地面上而形成4.湍流逆温

下层湍流混合达上层出现过渡层逆温

29四、逆温3.平流逆温：暖空气平流到冷地面上而形成4.湍流逆温四、逆温5.锋面逆温对流层中冷、暖气团相遇冷暖间逆温

暖气上爬，形成锋面30四、逆温5.锋面逆温对流层中冷、暖气团相遇冷暖间逆温暖气五、烟流型与大气稳定度的关系

波浪型（不稳）锥型（中性）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）31五、烟流型与大气稳定度的关系波浪型（不稳）31§3大气的运动和风一、引起大气运动的作用力

直接作用力

重力水平气压梯度力（垂直气压梯度力与重力基本平衡，水平气压梯度力是大气水平运动的直接动力）间接作用力地转偏向力（纬度越高，地转偏向力越大）惯性离心力（大气曲线运动：很小）摩擦力（近地1～2km内明显，摩擦层）

32§3大气的运动和风一、引起大气运动的作用力二、近地层风速廓线模式

1.对数律风速廓线模式平均风速随高度变化中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度—高度Z处平均风速—摩擦速度—卡门常数,0.4—地面粗糙度33二、近地层风速廓线模式1.对数律风速廓线模式—高度Z处平三、近地层风速廓线模式

2.指数律风速廓线模式平均风速随高度变化非中性层结：

指数律，稳定度参数—已知高度Z1处平均风速—稳定度参数(表3-3)已知和m，可求得习题3.434三、近地层风速廓线模式2.指数律风速廓线模式—已知高度Z四、地方性风场

1．海陆风

35四、地方性风场

1．海陆风35四、地方性风场

2．山谷风

36四、地方性风场2．山谷风363．城市热岛环流

图城市热岛示意图373．城市热岛环流图城市热岛示意图37本章小结1.影响大气污染的主要气象要素：

气温、气压、空气湿度（气湿）、风（风向、风速）、云况、能见度、降水、蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。2.热力因子影响大气污染的主要原因3.动力因子影响大气污染的主要原因38本章小结1.影响大气污染的主要气象要素：38树立质量法制观念、提高全员质量意识。11月-2211月-22Sunday,November6,2022人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。00:31:0900:31:0900:3111/6/202212:31:09AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。11月-2200:31:0900:31Nov-2206-Nov-22加强交通建设管理，确保工程建设质量。00:31:0900:31:0900:31Sunday,November6,2022安全在于心细，事故出在麻痹。11月-2211月-2200:31:0900:31:09November6,2022踏实肯干，努力奋斗。2022年11月6日12:31上午11月-2211月-22追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。06十一月202212:31:09上午00:31:0911月-22严格把控质量关，让生产更加有保障。十一月2212:31上午11月-2200:31November6,2022作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2022/11/60:31:0900:31:0906November2022好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。12:31:10上午12:31上午00:31:1011月-22专注今天，好好努力，剩下的交给时间。11月-2211月-2200:3100:31:1000:31:10Nov-22牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2022/11/60:31:10Sunday,November6,2022相信相信得力量。11月-222022/11/60:31:1011月-22谢谢大家！树立质量法制观念、提高全员质量意识。11月-2211月-22第3章大气污染气象学教学内容§1大气圈结构及气象要素§2大气的热力过程§3大气的运动和风40第3章大气污染气象学教学内容1大气扩散源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）大气科学大气物理、化学……大气气象学……污染气象学……气象条件对污物的稀释、扩散作用污染物对气象的影响

第3章大气污染气象学41大气扩散源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）§1大气圈结构及气象要素一、大气圈垂直结构第3章大气污染气象学42§1大气圈结构及气象要素一、大气圈垂直结构第3章大气污染气气象要素（因子）：表示大气状态的物理现象和物理量，气象学中统称为～。与大气污染关系密切的气象要素主要有：

气温气压空气湿度（气湿）风（风向、风速）云量能见度蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。

二、主要气象要素

43气象要素（因子）：41．气温

表示大气温度高低的物理量。天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。

二、主要气象要素

摄氏温度热力学温度华氏温度441．气温摄氏温度52．气压即大气的压强。任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量。

气压总是随高度的增加而降低的。据实测，近地层高度每升高100米，气压平均降低约12.4毫巴（1mb=100Pa=1hPa)，在高层小于此值。单位：mb（毫巴）1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg

二、主要气象要素

452．气压63．气湿:空气湿度反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。常用的表示方法：绝对湿度－1m3湿空气中含有的水汽质量(kg)相对湿度－空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度之百分比含湿量(比湿)－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量(kg)水汽体积分数－水汽在湿空气中所占的体积分数露点－在一定气压下空气达到饱和状态时的温度。

二、主要气象要素

463．气湿:空气湿度7

二、主要气象要素

4.风向和风速（windspeedanddirection)什么是风？空气的流动就形成风。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。474.风向和风速（windspeedanddirec

4．风向和风速水平(horizontal)方向的空气运动称为风（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（m/s或km/h）

(km/h)

F－风力级（0～12级）

二、主要气象要素

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4．风向和风速94910风玫瑰图

风速,m/s某地区1988年的风玫瑰图。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3.35～5.41m/s的频率为3.5%左右。50风玫瑰图风速,m/s某地区1988年的风玫瑰图。同5、云云：漂浮在空中的水汽凝结物。云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，有几分天空被云遮盖，云量就是几。如：碧空无云，云量为0；阴天云量为10；云占天空的1/10，云量记为1。国外，将天空分为8等份。国外云量×1.25=我国云量云高:云底距地面底高度低云（2500m以下）中云（2500-5000m）高云（5000m以上）总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。低云量：低云的云掩盖天空的成数。云量的记录：观测中以总云量/低云量的形式记录，如10/7。515、云云：漂浮在空中的水汽凝结物。12

高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（2500米以下）5、云52高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（25能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大距离（0~9级，相应距离为50～50000米）。能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大气中杂质的多少。大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。6、能见度53能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到第二节大气的热力过程一、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54第二节大气的热力过程一、太阳、大气和地面的热交换15太阳辐射光谱太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区可见光区占太阳辐射总量的50％红外区占43％紫外区只占能量的7％在波长0.48微米的地方，太阳辐射的能力达到最高值。55太阳辐射光谱太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区165617二、气温的垂直变化1.大气的绝热过程：某一空气块作垂直运动时与周围空气不发生热量交换，这样的状态变化过程称为大气的绝热过程。

空气块膨胀（做功）耗内能T定性空气块压缩（外气对它做功）T内能（由压力变化引起）57二、气温的垂直变化1.大气的绝热过程：某一空气块作垂直运动定量：

T0,T——气块升降前后的温度，KP0,P——气块升降前后的压力，hPaR——干空气的气体常数，287.0J/kg/KCp——干空气的定压比热，1005J/kg/K课后3.3

绝热过程中气温的变化完全是由气压变化引起的二、气温的垂直变化58定量：T0,T——气块升降前后的温度，K课后3.3绝热过2.干绝热直减率：干空气块(包括未饱和湿空气块)绝热上升或下降单位高度时，温度降低或升高的数值。Cp——干空气的定压比热，1005J/kg/Kg——重力加速度，9.81m/s2二、气温的垂直变化592.干绝热直减率：干空气块(包括未饱和湿空气块)绝热上升或3.气温的垂直分布（温度层结）

温度层结：气温沿垂直高度的分布曲线气温直减率单位高度气温的变化或递减层结603.气温的垂直分布（温度层结）

温度层结：气温沿垂直高度的定义：大气在垂直方向上稳定的程度，即是否容易对流

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扩散三、大气稳定度1.大气稳定度的概念61定义：大气在垂直方向上稳定的程度，即是否容易对流外力使气块上

2.大气稳定度的判据定量判断

622.大气稳定度的判据定量判断23则有判据：

2.大气稳定度的判据63则有2.大气稳定度的判例题3.7逆温稳定不稳定中性不稳定逆温64例题3.7逆温稳定不稳定中性不稳定逆温25四、逆温逆温不利于扩散辐射：太阳

地球

：短波

地球

大气层：长波

大气吸收长波强65四、逆温逆温不利于扩散太阳地球：短波大气吸收四、逆温辐射逆温的生消过程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

66四、逆温辐射逆温的生消过程1.辐射逆温：地面白天加热，大气自四、逆温2.下沉逆温（多在高空大气中）很厚的气层下沉

压缩变扁

顶部增温比底部多67四、逆温2.下沉逆温（多在高空大气中）很厚的气层下沉四、逆温3.平流逆温：暖空气平流到冷地面上而形成4.湍流逆温

下层湍流混合达上层出现过渡层逆温

68四、逆温3.平流逆温：暖空气平流到冷地面上而形成4.湍流逆温四、逆温5.锋面逆温对流层中冷、暖气团相遇冷暖间逆温

暖气上爬，形成锋面69四、逆温5.锋面逆温对流层中冷、暖气团相遇冷暖间逆温暖气五、烟流型与大气稳定度的关系

波浪型（不稳）锥型（中性）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）70五、烟流型与大气稳定度的关系波浪型（不稳）31§3大气的运动和风一、引起大气运动的作用力

直接作用力

重力水平气压梯度力（垂直气压梯度力与重力基本平衡，水平气压梯度力是大气水平运动的直接动力）间接作用力地转偏向力（纬度越高，地转偏向力越大）惯性离心力（大气曲线运动：很小）摩擦力（近地1～2km内明显，摩擦层）

71§3大气的运动和风一、引起大气运动的作用力二、近地层风速廓线模式

1.对数律风速廓线模式平均风速随高度变化中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度—高度Z处平均风速—摩擦速度—卡门常数,0.4—地面粗糙度72二、近地层风速廓线模式1.对数律风速廓线模式—高度Z处平三、近地层风速廓线模式

2.指数律风速廓线模式平均风速随高度变化非中性层结：

指数律，稳定度参数—已知高度Z1处平均风速—稳定度参数(表3-3)已知和m，可求得习题3.473三、近地层风速廓线模式2.指数律风速廓线模式—已知高度Z四、地方