第三章大气污染气象学02课

1、太阳、大气和地面的热交换太阳、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太阳辐射加热地球表面地面长波辐射加热大气地面长波辐射加热大气近地层大气温度随地表温度变化近地层大气温度随地表温度变化气温直减率气温直减率 （大气）（大气）干空气绝热绘制温度递减率干空气绝热绘制温度递减率 干绝热直减率干绝热直减率 （空气团）（空气团）一般满足，大气绝热过程，系统与周围环境无热交换一般满足，大气绝热过程，系统与周围环境无热交换 zTdzdTid空气块空气块膨胀（做功）膨胀（做功）耗内耗内 能能 T定性定性空气块空气块压缩（外气对它

2、做功）压缩（外气对它做功）T内能内能（由压力变化引起）（由压力变化引起）定量：定量： 热力学第一定律热力学第一定律 （第一定律状态方程）（第一定律状态方程） 其中其中 1pdTRdpkdpTCpkp1pdTRdpkdpTCpkppvCCR1.4pvkC kzdzziipdpiivdviiTdTpdpvdvTdTiviTpvT气块：气块： 环境：环境： ip（大气）（大气） （气块）气块） （高度）（高度）iiipidTdpRTCpippiipdppdpgdzdpgdzdp对气团对气团： 流体准静力学条件：流体准静力学条件： ，由由 代入上式可得：代入上式可得：代入上式得：代入上式得：1iTTi

3、pdTRgdzTCRT泊松方程泊松方程0.288000()()pRCTPPTPP(8.314)287RRMmpRTRTv11J KgK（空气（空气 ）0.98/100idpdTgKmdzC111004CpJ Kg K由定义：由定义： （ ）0.28810001000()()pRCTTPP位温位温: :各高度均把压力换算为各高度均把压力换算为1000mb时的温度（绝热）时的温度（绝热）实际中，实际中，Ti T相差相差 0 ， 正常分布层结正常分布层结 ， 中性层结（绝热直减率）中性层结（绝热直减率） 0 ， 等温层结等温层结 0, a0 不稳定不稳定 0, a0 稳定稳定 中性层中性层 0，a=

4、0 中性中性 稳定层稳定层 0 ， a0 逆温，非常稳定逆温，非常稳定 逆温不利于扩散逆温不利于扩散辐射：辐射： 1. 辐射逆温：辐射逆温： 地面白天加热，大气自下而上变暖；地面白天加热，大气自下而上变暖； 地面夜间变冷，大气自下而上冷却地面夜间变冷，大气自下而上冷却 太阳太阳 地球地球 ：短波：短波 地球地球 大气层：长波大气层：长波 大气吸收长波强大气吸收长波强辐射逆温的生消过程辐射逆温的生消过程2.2.下沉逆温下沉逆温 （多在高空大气中，高压控制压内）（多在高空大气中，高压控制压内） 很厚的气层下沉很厚的气层下沉 压缩变扁压缩变扁 顶部增温比底部多顶部增温比底部多3.3.平流逆温平流逆温

5、 暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成dd4.4.湍流逆温湍流逆温 下层湍流混合达下层湍流混合达 上层出现过度逆温上层出现过度逆温 5.锋面逆温锋面逆温 冷、暖气团相遇冷、暖气团相遇冷暖间逆温冷暖间逆温 暖气上爬，形成锋面暖气上爬，形成锋面波浪型（不稳）波浪型（不稳）锥型（中性锥型（中性or弱稳）弱稳）扇型（逆温）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）漫烟型（上逆、下不稳） 引起大气运动的作用力引起大气运动的作用力 直接作用力直接作用力重力重力水平气压梯度力（垂直上与重力基本平衡）水平气压梯度力（垂直上与重力基本平衡）间接作用力间接作用力 地转偏向力（相对运动：方向改变）地转偏向力（相对运动：方向改变）惯性偏向力（大气曲线运动：很小）惯性偏向力（大气曲线运动：很小）摩擦力（近地摩擦力（近地1 12km2km内明显）内明显） Ekman螺旋线（北半螺旋线（北半球下视，地偏力指向球下视，地偏力指向运动右方，故顺时针；运动右方，故顺时针；南半球则相反）南半球则相反） 高度增高，风速增大，高度增高，风速增大，方向逐渐接近地转风。方向逐渐接近地转风。 平均风速随高度变化平均风速随高度变化中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度*0l