污染气象第二章3风场

1、空气污染气象学 第二章 污 染 气 象2.1 大气边界层2.2 大气湍流2.3 风场2.4 大气稳定度2.5 大气的自净能力与污染物的散布的其 它影响因子空气污染气象学一 风的概述二 风对烟气扩散的影响三 地面风场资料的统计分析四 局地风场空气污染气象学一 风的概述 1 定义 2 形成 3 矢量性 4 天气、气候意义空气污染气象学北风：北风卷地白草折，胡天八月即飞雪 千里黄云白日曛，北风吹雁雪纷纷。西风：西风烈,长空雁叫霜晨月 昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路。 南风：夜来南风起，小麦覆陇黄。 五月南风兴，思君下巴陵。 东风：东风吹战鼓擂 现世界上究竟谁怕谁 空气污染气象学二 风对烟气的影

2、响 1 概括而言，风在不同时刻具有不同的方向和速度。污染物排入大气后，就沿着风场运动。风不仅对污染物起着输送作用，而且有稀释和扩散作用。 2. 从烟型上讲，风速的大小对烟流扩散有很大影响，在无风或小风时，烟流几乎是垂直的，当风速较大时，烟流是弯曲的。空气污染气象学 3. 从浓度而言，一般来说，污染物在大气中的浓度与污染物排放总量成正比，与平均风速成反比，即风速提高一倍，则下风向污染物浓度减少一半。正是基于这个道理，在工业布局上污染源安排在易于扩散的城市下风向。 （1）对地面污染源来说，风速大，地面污染物浓度就越小，反之，则大。 （2）对于高架源，风速的影响具有双重性。一方面，风速会降低抬升高度

3、，使烟气的着地浓度增大；另一方面，风速增大，能增加湍流，加快污染物扩散，使烟气着地浓度降低。空气污染气象学 4. 危险风速:对于某一高架源，存在危险风速，在该风速下，地面可能出现最高污染物浓度。 总结:从下风向平均浓度而言，风速增大对减轻污染物是有利的。风是决定污染物在大气中稀释、扩散最直接的因子，其值愈大，稀释、扩散速度就越快。空气污染气象学三 地面风场资料的统计分析1、风频 （1）风频：吹某一方向的风占观测次数的百分比。 （2）风频最大的风为主导风。 （3）风频表征下风向受污染的几率。 （4）风频图。空气污染气象学一、动力因子水平(horizontal)方向的空气运动风向：风的来向（16个

4、方位圆周等分）空气污染气象学 风玫瑰图：一般有风向玫瑰图和风速玫瑰图。风向玫瑰图（风频图）：将风向分为8个或16个方位，在各方向线上按各方向风的出现频率，截取相应的长度，将相邻方向线上的截点用直线联结的闭合折线图形。 该地区最大风频的风向为北风，约为20（每一间隔代表风向频率5）；中心圆圈内的数字代表静风的频率。空气污染气象学空气污染气象学 风速玫瑰图：如图2。 图3为风频风速玫瑰图，每一方向上既反映风频大小（线段的长度），又反映这一方向上的平均风速（线段末段的风羽多少）空气污染气象学某方向的污染系数小，表示该方向吹来的风造成污染的几率小，因此，选择厂址的原则是污染系数最小的方位。2、污染系数

5、 （1） 定义（2） 应用空气污染气象学 （3） 污染系数的玫瑰图空气污染气象学 下表是污染系数计算实例，若只考虑风向频率，厂址应选在（ ）；若从污染系数考虑，厂址应选在（ ）。污染气象习题空气污染气象学四 局地风场 1、热岛环流 （1）产生背景： 城市下垫面的特点是：城市人口密集、工业集中，能耗水平高；城市的覆盖物（如建筑、水泥路等）热容大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢；城市上空笼罩着一层烟雾和二氧化碳，使地面有效辐射冷却效应减弱。 空气污染气象学 由于上述原因，使城市净热量收入比周围农村多，故平均气温比农村高（特别在夜间），于是形成了所谓城市热岛。据统计，城乡年平均温差一般在0.41.

6、5摄氏度，有时可达68摄氏度。其差值与城市的大小、性质、当地气候条件及纬度有关。 空气污染气象学空气污染气象学 沈阳、大连、鞍山、抚顺为特大城市,人口100 万以上;本溪、丹东为大城市,人口在50 万100 万。沈阳、大连是综合性特大城市,重工业发达,但二者热岛最大强度沈阳(5.27 ) 比大连(2.61 ) 高1 倍多,造成此差别的主要原因可能是由于沈阳、大连2 城市各自的地理位置和气候特点引起的空气污染气象学 城市热岛环流空气污染气象学（2）定义及物理图像 由于城市温度比乡村高，气压比农村低，所以可以形成一种从农村吹向城市的特殊的局地风称为热岛环流或城市风。空气污染气象学（3）空气污染效应

7、 夜间城乡温差最大，城市风最容易出现，这种风在市区汇合就会产生上升气流，周围郊区二次空气吹向城市中心进行补充。因此，若城市周围有产生污染物的工厂，就会使污染物在夜间向市中心输送，造成严重污染，特别是城市上空逆温存在时，会使污染加重。 空气污染气象学建筑物的污染效应： 空气污染气象学 2、 海陆风 （1）背景及定义 在水陆交界区，由于水面和陆面的热导率和比热容不同，水域温度变化比路面小，白天陆面增温快，陆上气温比海上高，暖而轻的空气上升，于是下层空气由海洋向大陆，形成海风，上层空气从陆面向海洋流动形成回流。夜间产生与白天相反的气流，形成陆风。一般来说，海风比陆风强度大。海陆风是一种局地热力环流，

8、白天陆地上的污染物随气流抬升后，在上层流向海洋，下沉后有可能部分地被海风带回陆地，造成重复污染。 在大湖泊、江河的水陆交界地带可产生水陆风局地环流，称为水陆风。水陆风活动范围和强度比海陆风小。空气污染气象学 （2）物理图像 空气污染气象学（3）空气污染效应 海边工厂的排污，必须考虑到海陆风的影响，因为有可能出现在夜间随陆风吹到海面上的污染物，在白天又随海风吹回来，或进入海陆风局地环流中，使污染物不能充分的扩散稀释而造成严重的污染。 空气污染气象学 TIBL：在海陆交界地带，当陆面处于较强的加热状态，自较冷海面进入陆面的气流底部首先增温变性，产生超绝热层结，随湍流增长并进入对流混合状态。随着路径

9、的加长，具有对流湍流的气层也逐渐增厚，产生TIBL。 夏天吹海风，形成熏烟，排放口在热力边界层之上。 空气污染气象学3、山谷风（1）背景及定义 山区地形复杂，阳坡和阴坡面受热很不均匀，加上日照时间的变化，水平气温分布不均匀，就造成了局地热力环流，形成坡风和谷风。晴朗的夜晚，由于地面辐射冷却的快，从山沟两侧贴近山坡的，冷而重的空气顺坡下滑，形成下坡风。下坡风向山谷汇集形成一股速度较大，层次较厚的气流，流向谷地或平原。上坡风的形成一般只发生在有日照的白天。空气污染气象学（2）物理图像空气污染气象学（3）空气污染效应 日出日落前后是山谷风的转换期，这时风向不稳定，风速很小。此时，山沟中污染源排出的污染物由于风向来回摆动，产生循环积累，造成高浓度污染。此外，山谷中由于地形阻塞，气流不畅，容易出现长时间的小风，甚至静风，夜间沿坡下滑的冷空气因无法扩散而聚集在谷底，形成厚而强的逆温层。在易于出现小风并伴随逆温的凹地处，从污染源