污染气象学(一)专用课件.ppt

污染气象学 环境科学与工程学院 §1 主要气象要素及大气的基本物理性质； §2 大气的热力过程； §3 大气污染与气象的关系； §4 大气扩散模式； §5 污染物浓度估算； §6 厂址选择和烟囱设计。 §1 主要气象要素及大气的基本物理性质 一、低层大气的成分：干洁空气、水汽、气溶胶粒子 二、大气的垂直结构 三、影响大气污染的主要气象要素 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。 1、气温： 表示大气温度高低的物理量。通常指距地面1.5m高处百叶箱中的空气温度。 2、气压： 任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量，可见气压总是随高度的增加而降低的。气压随高度递减关系式可用气体静力学方程式描述，即ΔP=-ρgΔZ，其积分式—压高公式： 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) ，在高层小于此值。 3、空气湿度（气湿）： 反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。 常用的表示方法有：绝对湿度、水蒸气压力、体积百分比、含湿量、相对湿度、露点等。 4、风（风向、风速） 什么是风？空气的流动就形成风。气象上把水平方向的空气运动称为风。 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。 §2 大气的热力过程 一 、太阳辐射 1、什么是辐射？ 自然界中的一切物体都以电磁波的形式时刻不停的向外传递能量，这种传递能量的方式称为辐射，以辐射的方式向四周输送的能量称辐射能，有时简称辐射。 2、大气对太阳辐射的减弱及影响因素 （1）吸收辐射;（2）散射作用;（3）反射;（4）透过大气层. 3、大气温度依地面温度的变化关系 地面温度（土壤温度）的日变化是周期性的，具有一最高值和最低值，在一天里地表温度最高值在13点左右，最低温度在日出前后。 气温的年变化曲线与地表温度年变化曲线平行，但振幅较小。 二、气温的垂直变化 1．什么是辐射 太阳辐射是短波，地球辐射是长波，太阳、地球和大气的辐射波长在0.15—120μm之间，其中0.4—0.76μm可见光波长。波长0.4μm为紫外线，波长0.76μm的为红外线。 据估算一年中整个地球可以从太阳获得1.3×1024卡热量，在不计大气影响条件下，一分钟内太阳投射到地球表面每一平方厘米面积上的能量称为太阳辐射强度。据计算，在大气上界，即无大气影响条件下，与太阳成垂直的平面上，每平方厘米面积上每分钟获得的热量为1.94卡，这是在日地平均距离下求得的，称为太阳常数。 概括而言： （1）太阳表面温度6000K，它的辐射波长0.15—4.0μm，辐射最强在0.475μm长波； 地球表面温度15℃，它的辐射波长2.0—120μm，辐射最强在10μm短波。 （2）各种物体接受辐射波长有选择性。 （3）各种物体高于0℃，就可辐射波长，也可接受辐射波。 （4）太阳辐射的波长是地球的 。 2、大气对太阳辐射的减弱及影响因素 地球周围若没有大气圈，地面可能获得同样的太阳辐射强度，但由于大气的存在使到达地面的太阳辐射强度远比7.94卡少，这主要由于大气对太阳辐射有减弱、消耗等影响，主要通过下述作用。 吸收辐射 大气中的水蒸汽、CO2、吸收波长较长的红外部分，O3能强烈吸收紫外线（0.255μm的吸收99%），N2不吸收太阳辐射。大气吸收太阳辐射后变成了热能，因此在平流层臭氧比较集中的地方温度较高。 散射作用 散射：使太阳辐射的直线射程发生偏斜，向四面八方散开的现象称为散射。大气中的云滴、尘粒、空气分子对太阳辐射有散射作用，散射只改变太阳辐射的方向，对大气的热能无影响，经散射，一部分到地面，一部分返宇宙。 反射 大气层云层和较大颗粒的尘埃能将一部分太阳辐射反射到空间去，所以阴天地面得到的太阳辐射很少。 上述三种作用以反射作用最大，散射次之，吸收最小。 透过大气层 辐射能传递关系：反射和散射返回宇宙空间的占43%，大气直接吸收的占14%，其余43%到达地面被地面吸收。（包括直接到达地面的27%和散射回地面的16%两部分） 3．大气温度依地面温度的变化关系 辐射能力极大值对应的波长（λmax）同辐射体的绝对温度T成反比。温度越高，辐射波长越短。 地面温度为200—300K，地面辐射是长波辐射，大气也以长波辐射方式向四周输送热量，其中一部分投向地面称为大气的逆辐射。这样大气能防止