第二章气象条件等因素对空气污染的影响分解.ppt

鞍型场：风速较小，风向多变，气压稳定。 * 分子扩散湍流扩散 105~106倍 Slade，1968 (a)湍涡小于烟团 (b)湍涡远远超过烟团 (c)湍涡尺度与烟团相当 实际情况中，三种作用都存在，并相互作用。 2 气温和大气稳定度 温度层结 大气温度随高度变化情况，即大气温度垂直分布。它决定着大气的稳定度，而大气的稳定度又影响湍流强度，因而温度层结与大气污染状况密切相关。 温度递减率（ Г ） Г0 形成对流、湍流发展，有利污染扩散， Г越大，对流越快，污染扩散越快； Г=0 等温层，空气没有垂直运动，大气稳定 Г0 逆温层，对流、湍流被抑制，污染极难扩散 对流层平均Г=0.65K/100m 干绝热递减率（ Гd），湿绝热递减率（ Гm） Гd=0.98K/100m 干绝热线 湿绝热线 T lnP O 大气稳定度 大气稳定度是指整层空气的稳定程度。它是用来描述环境大气层结对于在其中作垂直运动的气团起什么影响的一种热力性质。 环境大气温度直减率（ Г）与上升气块绝热减温率（ Гd或Гm）对比： （1） Г Гd时，大气层结稳定； （2） Г= Гd时，大气层结中性； （3） Г Гd时，大气层结不稳定。 T z z Г Гd T z z Гd T z z Гd Г Г ГГd Г=Гd ГГd 逆温 辐射逆温： 地表辐射冷却，形成逆温 下沉逆温：空气下沉压缩增温形成逆温 平流逆温：暖空气平流到冷地面形成逆温 逆温的类型 T z T z T z T z T z A A’ B C D C’ D’ B’ h2 h1 h2h1 地形逆温：局部地区地形造成的逆温 锋面逆温：锋面上形成的逆温 湍流逆温：低层空气湍流混合形成逆温 T z z1 Гd 原层结曲线 z2 逆温层 混合层 混合后层结曲线 逆温 逆温 扇形 熏烟形 环形 圆锥形 屋脊形 不同温度层结下烟流形状 3 辐射与云 不同的辐射条件及云况,稳定度情况不同. 辐射强：大气不稳定，有利于污染物扩散； 辐射弱：大气稳定，形成逆温；不利于污染物扩散； 云：反射太阳辐射，减小气温随高度变化，大气层结趋于稳定。 4 天气形势 高压 低压 辐 合 辐 散 抬升、降水 下沉、晴好 天气系统、降水、雾 高压：辐散、反气旋、脊； 低压：辐合、气旋、槽等 均压场、鞍型场； 锋面、切变线等； 雷暴、台风、热带云团等 例 ：2015年1月南京的一次空气污染过程 清洁天：2015年1月13日 污染天：2015年1月26日 2015年1月13日 2015年1月26日 5 下垫面条件 热岛环流 山谷风环流 海陆风环流 热岛环流 是由城乡温度差异而引起的局地风。由于城市人类活动影响以及城乡太阳辐射的差异等，使得城市温度经常比乡村高，城区暖而轻的空气要上升，而四周小区冷空气要向城区辐合补充，形成所谓“城乡热岛环流”或称“城市风”。 5.1 热岛环流 城市热岛与空气质量问题 CO2、N2O、CH4、CFC 排放 长波辐射 散射 吸收 O3、NOX、VOCs、SO2 气溶胶 云 长波辐射 实例：上海城市热岛效应模拟 URB-NSH 实例：上海城市热岛效应模拟 城市热岛垂直结构 实例：上海城市热岛效应对PM2.5的影响 5.2 山谷风环流 山谷风 白天，山坡接受太阳光较多，空气增温较快；而山谷上空，同高度上的空气因离地较远，增温较慢。山坡上的暖空气不断上升，并在上层从山坡流向谷地，谷底的空气则沿山坡向山顶补充，这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。下层风由谷底吹向山坡，称为谷风。夜间正好相反，下层风由山坡吹向谷底，称之为山风。 实例分析：北京山谷风 （Chen, 2009, JGR) 5.3 海陆风环流 环流深度：100－1000m 穿透范围：50－300km 海风环流的概要图 海陆风----海洋和陆地的物理性质差别很大，海水的比热和热容量远大于陆地，其导热率也比陆地高。这样一来，海洋表面温度日变化很小，而陆地表面温度日变化则很大；白昼陆地上气温上升比海面快，低层海洋上的冷空气流向大陆（吹海风），夜间海洋表面温度比陆地表面温度高，陆地上低层冷空气流向海洋（吹陆风）。 实例分析：珠三角海陆风（Lu, 2009, JGR) 有太湖-无太湖 实例分析：太湖湖陆风 本章重点 大气边界层、湍流的定义及特征 影响大气污染物散布的主要因子 风、湍流对污染物的作用 大气稳定度 天气条件对污染的影响 城市热岛、山谷风、海陆风 实例：上海城市热岛效应对污染物的影响 —O3为例 (Miao等，2015) 在地面加热过程的驱动下，白天边界层的发展比较迅速，中午时达到它的最大高度，底层为超绝热分布，中层为混合层，顶层为一逆温层，称作边界层顶部逆温