第章大气污染气象学.ppt

第三章 大气污染气象学 1.大气圈结构及气象要素 2.大气的热力过程 3.大气的运动和风 第一节 大气圈结构及气象要素 一、大气圈垂直结构 大气圈垂直结构 对流层（～10km左右） 集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层 温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.65℃ 强烈对流作用，大气污染也主要发生在这一层，特别是在靠近地面1-2Km的近地层更易造成污染。 温度和湿度等各气象要素水平分布不均 大气圈垂直结构 平流层（对流层顶～50~55km） 同温层——对流层顶到30km左右，气温-55℃左右 同温层以上，气温随高度增加而增加，亦称逆温层。 集中了大部分臭氧。 没有对流运动，污染物停留时间很长。 大气很干燥，没有云、雨等现象，是飞机理想的飞行区域。 中间层（平流层顶～85km） 气温随高度升高而迅速降低 对流运动强烈，垂直混合明显。 大气圈垂直结构 暖层（中间层顶～800km） 气温随高度升高而增高 气体分子高度电离－电离层。发电报是靠这层反射回来。 散逸层（暖层以上） 气温很高，空气稀薄。星际空间内每m3空间有数十个离子存在。 空气粒子可以摆脱地球引力而散逸 研究重点：对流层，平流层 大气压力总是随高度的升高而降低。 气体静力学方程：ΔP=-ρgΔZ 均质大气层－80～85km以下，成分基本不变 主要气象要素 1．气温 表示大气温度高低的物理量。反映一定条件下空气分子平均动能大小。通常指距地面 1.5m高处百叶箱中的空气温度。 2．气压——大气的压强 单位：1Pa=1N/m2，mb—毫巴 1mb=100Pa=1hPa 1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg 主要气象要素 3．气湿 气湿是大气中水汽含量的物理量，可以用水蒸气分压或单位湿空气水蒸气含量表示。 表示气湿的物理量主要有：绝对湿度、相对湿度、含湿量、水气体积分数和露点。 主要气象要素 ?4．风向和风速 水平方向的空气运动叫做风（垂直方向－升降气流） 风的来向叫风向（16个方位圆周等分） 风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（一定时间如2或10min的平均值） (km/h) F－风力级（0～12级） 主要气象要素 5．云 云是飘浮在空中的水汽凝结物，由大量小水滴或小冰晶或两者混合物组成。云高和云量对污染物扩散具有重要意义。 云量:天空被云遮蔽的成数（我国10分，国外8分） 云高:云底距地面底高度 低云（2500m以下） 中云（2500～5000m） 高云（5000m以上） 云 主要气象要素 6．能见度 正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离 级别（0~9级，相应距离为50～50000米） 第二节 大气的热力过程 一、太阳、大气和地面的热交换 【太阳】 地球上所有的能量最终都来自于太阳。太阳表面温度达6000K,不断向外辐射能量。太阳辐射线主要有：紫外线、可见光和红外线，波长在0.15～4μm之间的射线辐射能占全部太阳能量的99％以上。 【地球】 地球表面的陆地、海洋、植物等直接吸收太阳辐射的能力很强，太阳辐射到地球上的能量约有21%直接被地面吸收。 同时，地球表面可以按自身温度向外辐射。地球辐射以低温长波辐射为主，波长集中在3～120μm之间。 气温直减率 气温的垂直分布（温度层结） ?气温的垂直分布－温度层结 大气稳定度及其判据 定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易发生对流 ? 定性描述： 大气稳定度及其判据 定量判断 逆温 定义：逆温是大气温度随高度增加而升高的现象， 逆温层结是强稳定的大气层结，不利于污染物的扩散。 逆温 辐射逆温的生消过程 逆温 2.下沉逆温 ——由于空气下沉受到压缩而增温所形成的逆温（多在高空大气中，高压控制区内） 逆温 3.平流逆温 暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成（温差越大，逆温越强） 逆温 5.锋面逆温 烟流形状与大气稳定度的关系 波浪型（不稳） 锥型（中性or弱稳） 扇型（逆温） 爬升型（下稳，上不稳） 漫烟型（上逆、下不稳） 第三节 大气的运动和风 引起大气运动的作用力