第三章大气污染气象学概述.ppt

第三章 大气污染气象学 [目的]：因为污染物从排放到对人体和生态环境产生切实的影响，中间经历了复杂的大气过程：迁移、扩散、沉降、化学反应等，它们与排放源本身的特性、气象条件、地面特征和周围地区建筑物分布等因素有关，特别是与气象条件，如风向、风速、大气湍流运动、气温垂直分布及大气稳定度等关系密切。本章主要对大气污染气象学的基本知识作一扼要介绍。 第三章 大气污染气象学 3.1 大气圈结构及气象要素 3.2 大气的热力过程 3.3 大气的运动和风 3.1 大气圈结构及气象要素 3.1.1 大气圈垂直结构 大气圈—大气污染气象学和大气物理学中，指从 地面到1200～1400km的大气。 大气圈的垂直结构——气象要素的垂直分布情 况，如气温、气压、大 气密度和大气成分等。 3.1.2 气象要素 气象要素——表示大气状态的物理量和 物理现象。 风向标 第三章 大气污染气象学 3.1 大气圈结构及气象要素 3.2 大气的热力过程 3.3 大气的运动和风 3.2 大气的热力过程 3.2.1 太阳、大气和地面的热交换 首先，太阳短波辐射加热了地球表面； 其次，地面长波辐射加热了大气。 3.2.2 气温的垂直变化 3.2.2.1大气的绝热过程与泊松方程 大气的升降过程总伴有不同形式的能量交换。 大气的绝热过程——大气中某一空气块作垂直 运动时与周围空气不发生 热量交换的状态变化。 如果有一小空气块作快速的垂直运动，来不及和周围的空气进行充分的热变换，而外界的压力变化却很大，则可认为该空气块的运动为绝热运动。 热力学第一定律 小气块从外界获得的能量dQ应等于其内 能的增加值。 对于绝热过程，dQ=0，式（3-1）变形为 描述了气块在绝热升降过程中，初态（T0，P0）与终态（T，P）之间的关系，说明了绝热过程中气温的变化完全是气压的变化引起的。 3.2.2.2 干绝热直减率 （1）定义 干绝热直减率——干空气（包括未饱和的湿空气块）在绝热上升或下降过程中，每升高或下降单位高差(通常取100m)的温度变化率的负值，称为干空气温度绝热垂直递减率，简称干绝热直减率，用γd表示。 （2）干绝热直减率γd的计算 大气绝热过程——大气中进行的热力过程，所研究的系统与周围空气没有热量交换。 假定空气块的气压等于周围大气压力，即满足所谓准静力条件： Pi=P Pi+dPi=P+dP 由气体的静力学方程， （式3-5） g—重力加速度 ρ—空气密度,kg/m3 将3-5代入3-4，得 （四）气温的垂直分布 气温直减率——气温随高度的变化。 3.2.3 大气的稳定度及其判据 3.2.3.1 稳定度及其理解 大气稳定度——在垂直方向上大气稳定的程度，即 是否易于发生对流。 3.2.3.2 稳定度的判据----以γ和γd作判据 判别大气是否稳定，可用气块法来说明。 ΔZ0，a有三种情况 3.2.4 逆温 3.2.4.1 原因及影响 随着地面温度增高而增高，自下而上的增高 当发生等温或逆温时，大气是稳定的，所以某一高度的逆温层、等温层的存在，就像一个盖子一样，大大阻碍了气流的垂直运动，所以逆温层又称为阻挡层。 若逆温层存在于空中某高度，由于上升的污染气流不能穿过逆温层而在它的下面进行积聚或扩散，可能会造成严重的大气污染现象。 3.2.4.2 逆温的分类 逆温层可发生在近地层中，也可发生在较高气层中。根据逆温发生的过程，可将逆温分为: (1)辐射逆温