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第三章 大气污染气象学 第一节 大气圈结构及气象要素 第二节 大气的热力过程 第三节 大气的运动和风 第一节 大气圈结构及气象要素 一、大气圈的垂直结构 1、定义：自然地理学将受地心引力而随地球旋转的大气层，称为大气圈 大气圈和宇宙空间之间很难确切划分，常把大气圈的上界定为1200-1400km。1400km以外，气体非常稀薄，就是宇宙空间了。 2、大气结构的分类 大气的化学成分和物理性质在垂直方向上有着显著的差异，根据大气在各个高度上不同的特征可分为若干层次。3种分类方法如下： 2、大气结构的分类 （1）按压力特性：气压层和外气压层（散逸层） （2）按分子组成：均质层和非均质层。 均质层：在80-85km（中间层）以下的大气层中，以湍流扩散为主，大气的主要成分氮和氧的组成比例几乎不变，称为均质大气层。 非均质层：在均质层以上的大气层中，以分子扩散为主，气体组成随高度变化而变化。这层中较轻的气体成分有明显增加。 （3）大气的热状况：对流层、平流层、中间层、暖层（热成层）和散逸层 对流层 1、范围：是大气圈最低的一层。高度随纬度增加而降低，由于对流程度在热带比在寒带要强烈。热带16-17km，温带10-12km，两极附近8-9km。 2、特征： （1） 是天气变化复杂多变 （2） 气温随高度增加而降低 （3） 空气具有强烈的对流运动 （4）温度和湿度的水平分布不均匀。 大气边界层或摩擦层：对流层的下层约1-2km，其中从地面到100m左右的一层又称近地层，上下气温之差很大，可达1-2k。 自由大气：在大气边界层以上的气流，几乎不受地面摩擦的影响，称为自由大气。 平流层 1、范围：从对流层顶到50-55km高度。 对流层顶：在对流层到平流层间有一厚度为几百米到一千米的过渡层 2、特点：分为两层，大气污染物停留时间长 （1）同温层：从对流层顶到35-40km左右的一层，气温几乎不随高度变化，-55℃左右 （2）逆温层。从这以上到平流层顶，气温随高度增高而增高，到平流层顶达-3 ℃左右，几乎没有空气对流运动。 臭氧层：在20-25km高度臭氧的浓度达到最大值 中间层 1、范围：从平流层顶到85km高度的一层 2、特点： （1）气温随高度增高而降低，顶部气温达-85 ℃以下 （2）空气具有强烈的对流运动，垂直混合明显。 暖层和散逸层 1、暖层范围：从中间层顶到800km 2、特点： （1）强烈的太阳紫外线和宇宙射线的作用，温度随高度上升而增高。 （2）空气处于高度电离状态，存在大量的离子和电子，又称电离层。 1、散逸层范围：暖层以上，大气的外层。 2、特点：气温很高，空气极为稀薄，空气粒子的运动速度很高，可以摆脱地球引力而散逸到太空中。 二、气 象 要 素 气象要素：表示大气状态的物理量和物理现象。 主要有气温、气压、气湿、风向、风速、云况、能见度等。 1、气温：地面气温指距地面1.5m高度在百叶箱中观测到的空气温度。 2、气压：大气的压强。气象学上常用的单位百帕（hPa）。与其他气压单位的关系是：1atm=101325Pa=1013.25hPa=760mmHg 3、气湿：空气的湿度。表示方法：绝对湿度、水汽压力、相对湿度、饱和气压、露点等。 3、气湿 3.1 绝对湿度 在1m3 湿空气中含有的水汽质量kg, 称为湿空气的绝对湿度。由理想状态方程可得： 3、气湿 3.2 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。 3、气湿 3.3 含湿量 湿空气中1kg干空气所包含的水汽质量（kg）。 气象中也称为比湿 3、气湿 在工程常将湿空气的含湿量定义为1标准立方米干空气所包括的水汽质量（kg),其单位为kg水汽/m3N干空气 3、气湿 3.5 露点 在一定的气压下，空气达到饱和状态时的温度，称为空气的露点。 二、气 象 要 素 4. 风向和风速： 风：水平方向上的空气运动，风是一个矢量，有大小和方向。 升降气流：垂直方向的空气运动 风向：是指风的来向。可以用方位或角度表示。8或16个方位 风速：是单位时间内空气在水平方向运动的距离。单位m/s或km/s。 通常气象台所测定的风向、风速都是一定时间2min或10min内的平均值。 风力：大小来估计风速。根据将风力分为13个等级。风速和风力等级（F）之间的关系： 风级和符号 名称 风速（米）* 陆地物象 海面波浪 浪高（米） 0