大气污染控制工程 第三章 大气污染气象学

第3章大气污染气象学教学内容§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1大气扩散源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）大气科学大气物理、化学……大气气象学……污染气象学……气象条件对污物的稀释、扩散作用污染物对气象的影响

第3章大气污染气象学2§1大气圈结构及气象要素一、大气圈垂直结构第3章大气污染气象学3气象要素（因子）：表示大气状态的物理现象和物理量，气象学中统称为～。与大气污染关系密切的气象要素主要有：

气温气压空气湿度（气湿）风（风向、风速）云量能见度蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。

二、主要气象要素

41．气温

表示大气温度高低的物理量。天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。

二、主要气象要素

摄氏温度热力学温度华氏温度52．气压即大气的压强。任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量。

气压总是随高度的增加而降低的。据实测，近地层高度每升高100米，气压平均降低约12.4毫巴（1mb=100Pa=1hPa)，在高层小于此值。单位：mb（毫巴）1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg

二、主要气象要素

63．气湿:空气湿度反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。常用的表示方法：绝对湿度－1m3湿空气中含有的水汽质量(kg)相对湿度－空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度之百分比含湿量(比湿)－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量(kg)水汽体积分数－水汽在湿空气中所占的体积分数露点－在一定气压下空气达到饱和状态时的温度。

二、主要气象要素

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二、主要气象要素

4.风向和风速（windspeedanddirection)什么是风？空气的流动就形成风。风的形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不均是由温度分布不均造成。8

4．风向和风速水平(horizontal)方向的空气运动称为风（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（m/s或km/h）

(km/h)

F－风力级（0～12级）

二、主要气象要素

910风玫瑰图风速,m/s某地区1988年的的风玫瑰图图。同心圆圆表示风的的频率，例例如，吹南南风的频率率约为11％，其中中风速大于于10.82m/s的频率约约为1％，，风速在3.35～～5.41m/s的的频率为3.5%左左右。115、云云：漂浮在空中中的水汽凝凝结物。云量：指云遮蔽天天空的成数数。在我国国，将天空空分为10等份，有有几分天空空被云遮盖盖，云量就就是几。如如：碧空无无云，云量量为0；阴阴天云量为为10；云云占天空的的1/10，云量记记为1。国外，将天天空分为8等份。国国外云量××1.25=我国云云量云高:云底距地面面底高度低云（2500m以以下）中云（2500-5000m）高云（5000m以以上）总云量：指所有云遮遮蔽天空的的成数，不不论云的层层次和高度度。低云量：低云的云掩掩盖天空的的成数。云量的记录录：观测中以总总云量/低低云量的形形式记录，，如10/7。12高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（2500米以下）5、云13能见度：在在当时的天天气条件下下，视力正正常的人能能够从天空空背景中看看到或辨认认出目标物物的最大距距离（0~9级，相相应距离为为50～50000米）。能见度的大大小反应了了大气的混混浊现象，，反映出大大气中杂质质的多少。。大气中的的雾、水汽汽、烟尘等等，可使能能见度降低低。6、能见度度14第二节大大气的热力力过程一、太阳、、大气和地地面的热交交换太阳以紫外外线、可见见光、红外外线的形式式辐射热量量太阳辐射加加热地球表表面地面长波辐辐射加热大大气近地层大气气温度随地地表温度变变化15太阳辐射光光谱太阳辐射的的能量主要要分布在可可见光区和和红外区可见光区占占太阳辐射射总量的50％红外区占43％紫外区只占占能量的7％在波长0.48微米米的地方，，太阳辐射射的能力达达到最高值值。1617二、气温的的垂直变化化1.大气气的绝热过过程：某一空气块块作垂直运运动时与周周围空气不不发生热量量交换，这这样的状态态变化过程程称为大气气的绝热过过程。空气块膨胀（做功）耗内能T定性空气块压缩（外气对它做功）T内能（由压力变化引起）18定量：T0,T——气气块升降前后后的温度，，KP0,P———气块升降降前后后的压压力，，hPaR———干空空气的的气体体常数数，287.0J/kg/KCp———干干空气气的定定压比比热，，1005J/kg/K课后3.3绝热过过程中中气温温的变变化完完全是是由气气压变变化引引起的的二、气气温的的垂直直变化化192.干干绝绝热直直减率率：干空气气块(包括括未饱饱和湿湿空气气块)绝热热上升升或下下降单位高高度时，温温度降降低或或升高高的数数值。。Cp———干干空气气的定定压比比热，，1005J/kg/Kg———重力力加速速度，，9.81m/s2二、气气温的的垂直直变化化203.气气温的的垂直直分布布（温温度层层结））温度层层结：：气温沿沿垂直直高度度的分分布曲曲线气温直直减率率单位高高度气气温的的变化化或递减减层结结21定义：：大气在在垂直直方向向上稳稳定的的程度度，即即是否否容易易对流流定性描描述：：外力使气块上升或下降气块去掉外力气块减速，有返回趋势，稳定气块加速上升或下降，不稳定气块停在外力去掉处，中性不稳定定条件件下有有利于于扩散散三、大大气稳稳定度度1.大大气稳稳定度度的概概念222.大大气稳稳定度度的判判据定量判判断23则有判据：：2.大大气稳稳定度度的判判据24例题3.7逆温稳定不稳定定中性不稳定定逆温25四、逆温逆温不不利于于扩散散辐射：：太阳

地球

：短波

地球

大气层：长波

大气吸收长波强26四、逆温辐射逆逆温的的生消消过程程1.辐辐射逆逆温：：地面白白天加加热，，大气气自下下而上上变暖暖；地面夜夜间变变冷，，大气气自下下而上上冷却却27四、逆温2.下下沉逆逆温（（多多在高高空大大气中中）很厚的气层下沉

压缩变扁

顶部增温比底部多28四、逆温3.平平流逆逆温：：暖空气气平流到冷地地面上上而形形成4.湍流逆温

下层湍流混合达上层出现过渡层逆温

29四、逆温5.锋面逆逆温对流层层中冷冷、暖暖气团团相遇遇冷暖间间逆温温暖气上上爬，，形成成锋面面30五、烟流型型与大大气稳稳定度度的关关系波浪型型（不不稳））锥型（（中性性）扇型（（逆温温）爬升型型（下下稳，，上不不稳））漫烟型型（上上逆、、下不不稳））31§3大大气的的运动动和风风一、引起大大气运运动的的作用用力直接作用力

重力水平气压梯度力（垂直气压梯度力与重力基本平衡，水平气压梯度力是大气水平运动的直接动力）间接作用力地转偏向力（纬度越高，地转偏向力越大）惯性离心力（大气曲线运动：很小）摩擦力（近地1～2km内明显，摩擦层）

32二、近地层层风速速廓线线模式式1.对对数律律风速速廓线线模式式平均风风速随随高度度变化化中性层层结：对数数律，，粗糙糙度和和摩擦擦速度度—高高度Z处平平均风风速—摩摩擦速速度—卡卡门常常数,0.4—地地面粗粗糙度度33三、近地层层风速速廓线线模式式2.指指数律律风速速廓线线模式式平均风风速随随高度度变化化非中性性层结结：指数律律，稳稳定度度参数数—已已知高高度Z1处平均均风速速—稳稳定度度参数数(表表3-3)已知和和m，，可求求得习题3.434四、地方性性风场场1．海陆陆风35四、地方性性风场场2．山谷谷风363．城市市热岛岛环流流图城城市热热岛示示意图图37本章小小结1.影响大大气污污染的的主要要气象象要素素：气温、、气压压、空空气湿湿度（（气湿湿）、、风（（风向向、风风速））、云云况、、能见见度、、降水水、蒸蒸发、、日照照时数数、太太阳辐辐射、、地地面