大气污染的气象过程.ppt

2. 起伏地形上空的高架源扩散 烟流超过地形高度未被阻挡，可假设符合高斯模式，应取山区扩散参数，10km范围平均可差5倍左右。 3 山谷里的扩散 污染物直接进入地形风流场中，输送和扩散由地形风决定，并受到地形限制 不稳定B类条件下，平原与峡谷实测值相差不大。 中性D和稳定F条件下可差5倍和10~15倍。 4.2.3 山区大气扩散模式 烟流发生变形或扰流等，改变了烟流中心轴线的高度和扩散强度。 已有的几种大气扩散模式都是对高斯模式进行修正，即改变模式中的烟流抬升高度和扩散参数等。 1. NOAA模式 中性和不稳定层结：烟流移行路线与地面平行 稳定层结：烟流中心线与海平面平行，当地形高度超过烟流中心线高度时，地面浓度取烟流中心线浓度。 2.EPA模式 1. 地形高度低于有效源高：有效源高减去地形高度作为烟流中心线高度 2. 地形高于烟流中心线高度： 中性和不稳定层结：烟流高度平行于地面 稳定层结：烟流高度不变，当地形抬升时，烟流将靠近地面，并假设烟流中心线离地不低于10 m 3. PSDM模式 4. CTMD模式 4.3 水陆交界下垫面影响与扩散处理 水上湍流强度往往低于陆地 不稳定层结σy和σz小于P-G的C-D类的值 稳定层结σy和σz小于P-G的E-F类的值 水上稳定气流中σy的值比P-G的F类曲线平均小2倍，σz的值平均小1.6倍。 4.3.1 水陆交界处的空气污染过程 海路风环流引起的污染 局地气团变性引起的污染 4.3.1 沿岸地区大气扩散模式 风场及气流轨迹的三维特性 边界层结构 逆温层变化 稳定度 扩散速率 扩散参数 GLUMP模式 模拟湖岸地区日间向岸气流变性生成热力内边界层，造成岸边高架点源排放烟流持续熏烟扩散。 第一阶段0＜x≤xB（烟流下缘和热边界层界面相交点的离源距离）：扩散与一般高架点源相同 第二阶段xB＜x≤xE（烟流上缘与热边界层相交的离源距离）：垂直方向均匀分布，y方向符合高斯分布 第三阶段x＞xE，封闭型扩散，混合层厚度随下风向距离而变，在不稳定混合条件下进行。 5 城市和区域大气扩散 5.1 城市大气扩散 城市热岛形成的主要原因： 城市工业及居民的生产和生活释放热量大 城市建筑物的热容量大，同时地面水域少，蒸发消耗热量少，热量大部分以湍流方式传给大气层 大气污染物吸收地面长波辐射 城市气温的垂直分布与周围乡村不同 5.1.1 城市边界层气象特征 城市气温比周围乡间开阔地区高 城市边界层的低层温度高，气温垂直分布与农村不同 城市下垫面粗糙，上空平均风速小 城市风场复杂 地面粗糙，热容量和热释放量大，湍流强度大 城市污染物扩散速率比乡间大 5.1.2 城市空气污染特征 城市污染的日变化： 地面浓度的两个峰值 日出之后高峰（8:00） 傍晚以后次高峰（18:00~20:00） 城市污染的季节变化： SO2和TSP：冬季高，春秋次之，夏季低 5.1.3 城市空气污染模式 多源体系 引入气象参数 实测污染浓度数据校核数学模式 现有的城市空气模式： 罗尔勃克（Rollboch）模式： 假定空气污染浓度与污染源的排放量成正比，比例系数反应气象因子和污染源的分布状况。（没有考虑污染源条件和气象条件对扩散的影响） 统计模式： 建立污染物浓度与气象参数之间的回归方程，可由气象条件推算污染物浓度。（污染源不变） 现有的城市空气模式： 分析模式： 高斯点源扩散模式，线源模式，面源模式，箱体模式 数值计算模式： K值模式（固定网格的欧拉模式、轨迹法的拉格朗日模式和粒子单元法模式）和多源高斯模式 5.2 中、远距离污染物输送 风场是变量 大气稳定度和边界层结构不是均匀定常的 地球自转 污染物的干、湿沉降及化学转化过程 5.2.1 中尺度输送与扩散 将中尺度扩散的气象系统（包括气流系统和各种物理因子）引入扩散模式，构成一个完整的模拟系统。 经修正的高斯烟流模式 拉格朗日型模式 欧拉模式 5.2.2 远距离输送与扩散 拉格朗日模式 假定污染物在一个气团内充分混合并随气流移动，通过描述在移动的轨迹中气团内的物理、化学变化就可以得到污染物分布的图像。 欧拉模式 几乎考虑所有的物理化学过程，因而成为输送研究的一个主要工具 临界查理孙数(KMz/KHz)： 当湍能消耗率大于湍能补充率，即Ri＞KMz/KHz时，湍能将减弱； 当湍能消耗率小于湍能补充率，即Ri＜KMz/KHz时，湍能将增强； 当湍能消耗率等于湍能补充率，即Ri=KMz/KHz时，湍流将维持原状； 1.3.3 低层大气的湍流特征 高频湍流主要是由动力作用引起的； 低频部分，层结越不稳定，谱密度越大，说明热力作用只对较大尺度的湍流有影响； 不稳定层结下要比稳定层结下，某一频段所含的总能量大； 小湍涡具有各项同性的性质。 湍强：风速标准差σ与平均风速u之比 垂直湍强： 中