大气污染控制工程幻灯片.ppt

3.1 大气层结构及气象要素 3.2 大气的热力过程 3.3 大气的运动和风 3.1 大气层结构及气象要素 3.1.1 大气层结构 大气圈垂直结构 大气圈垂直结构 1）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0.650C 强烈对流作用 温度和湿度的水平分布不均 2）平流层（对流层顶～50~55km） 同温层－对流层顶35~40km，气温-550C左右 同温层以上，气温随高度增加而增加 集中了大部分臭氧 没有对流运动，污染物停留时间很长 3）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 4）暖层(电离层) （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 5）散逸层（暖层以上） 气温很高，空气稀薄 空气粒子可以摆脱地球引力而散逸 80～85km以下的气层以湍流扩散为主，组成比例稳定，成分均匀，称为均质层。均质层以上气层以分子扩散为主，气体组成随高度变化，称为非均质层。 大气气压场分布 大气水汽分布 3.1.2 气象要素 1）气温 用于表示空气的冷热程度，气温越高，空气分子运动的平均动能越大，分子不规则运动的速度也就越快。地面气温是指离地面1.5m高处百叶箱中观测到的空气温度。 2）气压 气压是指大气作用在单位面积上的作用力。常用的气压单位有三种： 第一种是国际单位Pa，1Pa=1N·m-2，气象学采用百帕(hPa)表示，1hPa=100Pa 第二种为毫米汞柱(mmHg)高度。气象学上规定，温度为0℃，纬度为45°的海平面气压为1个标准大气压。 (atm)，即1atm=760mmHg=1013.25hPa 第三种为毫巴(mbar)，1mbar=1hPa= mmHg 3）气湿 空气湿度简称为气湿，用以表示大气中水汽含量及大气潮湿程度。气湿与大气中云、雾、降水的形成密切相关。常用的湿度参量有绝对湿度、水汽压、饱和水汽压、相对湿度、含湿量、水汽体积分数和露点等。 4）风向和风速 风指的是空气在水平方向上的运动，垂直方向的空气运动则称为升降气流； 风向指风的来向； 风速指单位时间内空气在水平方向运动的距离。 风速u与风力等级的关系：u≈3.02×F1.5 5）云 云是漂浮在空中的水汽凝结物。 云高是指云底距地面的高度。根据云高可将云分为高云、中云和低云。 云量是指云遮蔽天空的成数。我国云量的范围为0～10。 总云量指所有云遮蔽天空的成数，不论云的高度和层次。 低云量指低云遮蔽天空的成数。 云量记录是指将总云量和低云量以分数的形式计入观测结果。 云 6）能见度 能见度是指视力正常的人在当时的天气条件下，能够从天空背景中看到或辨认出的目标物(黑色、大小适度)的最大水平距离。单位以m或km表示。 能见度表示了大气清洁、透明的程度或大气的混浊程度。能见度的观测值通常分为10级。 3.2 大气的热力过程 3.2.1 太阳、大气和地面的热交换 太阳以紫外线、可见光、红外线的形式辐射热量 太阳辐射加热地球表面 地面长波辐射加热大气 近地层大气温度随地表温度变化 3.2.2 气温的垂直变 1）大气的绝热过程与泊松方程 T/T0=(P/P0)0.288 2）干绝热直减率 干空气块(包括未饱和的湿空气块)绝热上升或下降单位高度(通常取100m)时，温度降低或升高的数值，称为干空气温度绝热垂直递减率，简称干绝热直减率，以γd表示，γd=-(dT/dZ)d≈g/Cp=0.98K/100m。表明干空气块(或未饱和的湿空气块)每升高(或下降)100m时，温度降低(或升高)约1K。 3）湿绝热直减率γm=0.5K/100m 3）位温 一干空气块绝热升降到标准气压(1000hPa)处所具有的温度即为位温，以θ表示 θ=T0×(1000/P0)0.288 干空气块作绝热升降运动时，温度会发生变化，但位温却不变。 4）气温的垂直分布 气温直减率：气温随高度的垂直递减率，以γ表示，它反应了单位高度气温的变化值。 γ=-dT/dZ 5）若气温随高度增加而递减，γ为正值，反之为负值。 6）温度层结：用以表示气温沿高度变化的曲线。 大气的温度层结分四种类型： (1)γγd，正常分布层结(递减层结)，气温随高度增加而递减； (2)γ=γd，中性层结，气温直减率接近1K/100m； (3)γ=0，等温层结，气温不随高度变化； (4)γ0，逆温，气温随高度增加而增加。 3.2.3 大气稳定度 1）大气稳定度的定义 大气在垂直方向上的稳定程度。当空气块受到外力作用时，会产生上升或下降运动，当外力去除后，可能会出现继续上升或下降、或保持不动的趋势。 2）大气稳定度的判别 ①γγd，气块有继续上升或下