《污染气象学》第3章空气污染散布的基本理论处理.pptx

第三章

空气污染物散步的基本理论处理;主要内容;§3.1空气污染物散布

的一般性描述;1描述的基本途径;欧拉方法：相对固定坐标系描述污染物的输送和扩散。采用雷诺平均的扩散方程，存在不闭合问题（技术难点）

拉格朗日方法：跟随流体移动粒子来描述污染浓度变化。采用粒子运动统计方法，适用于平稳和均匀湍流，存在局限;欧拉，拉格朗日方法比较;;;拉格朗日方法;;欧拉方法和拉格朗日方法比较;2污染物散步的一些基本特性;云宽：沿横风向，污染物浓度下降到等于轴线浓度1/10处的两点间距离。

标准差为在某下风距离，污染物在y向位移的方差，表征与平均值的偏离程度。;当浓度在y轴分布为正态（高斯）分布时，可得;利用烟流半宽定义有

Z轴也有相似的，。

和称为扩散参数。具有如下性质：

1随着距离x加长，扩散参数变大

2随着大气稳定度变化

3相同气象条件，地表粗糙度大，扩散参数大

;;采样时间对平均浓度影响（书上P23图）;§3.2梯度输送理论的基本处理;梯度输送理论－欧拉途径;一湍流扩散方程;二方程的简化与求解;2无风连续点源

连续点源，可认为浓度处于定常状态，

对瞬时点源的情况下t从0?积分可得

;3有风瞬时点源;4有风连续点源－贴近实际重点掌握;4有风连续点源－贴近实际;三方程的数值求解;水平方向离散化;垂直方向离散化;时间离散;动力过程;应用时间

发展方程;Dt即模式的时间步长。可从天气预报的几分钟，例如3分钟，到气候模式的半小时不等;四湍流扩散系数K;小结;;;湍流统计理论－拉格朗日途径

从研究个别微团（粒子）的运动途径入手，通过研究湍流脉动场的统计性质（如相关，湍强，湍谱）来描述流场中扩散物质的散布规律。

;个别粒子的随机运动无法描述，大量

粒子的集合趋向一个稳定的统计分布。

解决问题关键：确定粒子游走随机函数y（t）的概率分布。

;对于概率相同的无规则行走问题，当步数充分大时，有：

1所走距离的概率分布接近正态分布

2其位移均方根（标准差）与行走时间的平方根成正比

;若统计量不随时间变化，则湍流场是平稳场

协方差反映湍流空间大小和寿命长短

根据相关系数概念

;若为平稳湍流，则统计量与湍流起始时刻无关，只取决于时间间隔，并有：

R()偶函数，相对于纵坐标对称。

原点R=1,足够大时，R?0.

;二泰勒公式及其讨论;2.泰勒公式的另一种形式（自学）;小结;;Monin(1959),Batchelor(1959,1964),Gifford(1962)发展的相似理论，在近地层大气湍流中占有重要地位。

拉格朗日相似假设：近地层中，流体质点的统计特征完全可用确定的欧拉特征的参量来确定。

中性大气：参量

非中性大气：和。

;式中b和为待定的普适常数和普适函数，中性时，

进一步假设相应的水平位移的增长率等于在高度处的平均风速，表示为;2中性层结的平均位移;3非中性层结的平均位移;4小结;;;§3.6现代新的扩散模拟方法的原理与发展简介;一随机游动扩散模拟;不稳定大气边界层(Panofsky,1977);稳定大气边界层（Minnesota）;中性大气边界层（Wyngaard，1974）;二高阶矩湍流闭合模拟;本章重点;;第一次作业;作业情况;