3第三章-大气污染气象学2011解析

LOGO大气污染掌握工程第三章大气污染气象学主讲人：杨毅红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

污染物在大气中的集中与大气稳定度有很亲密的关系。从污染源排入大气中的污染物，其输送迁移、集中稀释状况随方向、风速、大气湍流运动、温度垂直变化及大气稳定度等气象因子的变化而千差万别。污染气象学争论两方面的问题：气象对大气污染的影响和大气污染对气象环境的作用3.1大气圈构造及气象要素(略)3.2大气热力过程3.3大气的运动和风了解大气层构造及主要的气象要素；把握气温直减率和干绝热直减率的定义及大气稳定度的判别；把握烟流外形与大气稳定度的关系了解引起大气运动的几种作用力；理解地方性风场对大气污染的影响。学时数：2学时内容提要学习要求3.1大气圈构造及主要气象要素一、低层大气的成分：干洁空气、水汽、气溶胶粒子二、大气的垂直构造三、影响大气污染的主要气象要素气象要素〔因子〕：表示大气状态的物理现象和物理量。主要气象要素：气温、气压、空气湿度〔气湿〕、风〔风向、风速〕、云况、能见度、降水、蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。玫瑰图表述的是在犹他州西部沙漠里的一个山谷。四周的山是南北向的，由当地地形条件打算的最常见的风是沿峡谷南北向的风。最猛烈的风是沿西北方向吹过来的，而且伴随着冬天的暴风雪。尝试读懂右图3.2大气的热力过程一、太阳辐射与热交换二、气温的垂直变化三、位温四、大气稳定度五、逆温六、烟流外形与大气稳定度的关系3.2.1太阳辐射与热交换什么是辐射？自然界中的一切物体都以电磁波的形式时刻不停的向外传递能量，这种传递能量的方式称为辐射。以辐射的方式向四周输送的能量称辐射能。辐射与波长辐射能的不同，在于电磁波的波长不同，物体放射的波长视物体的温度而定，物体的温度增加放射的波长减短，太阳由于温度很高，它的辐射波长在0.15～4.0μm之间。地球外表平均温度在15℃，辐射最强是在10μm四周，太阳放出主要辐射的波长只有地球放出的波长的1/20，所以我们称太阳辐射是短波，地球辐射是长波。太阳、大气和地面之间的热量交换过程首先是太阳短波辐射加热了地球外表，然后是地面长波辐射加热了大气，因此，近地层大气温度随地表温度的上升而上升(自下而上地被加热)；随着地表温度的降低而降低(自下而上地被冷却)。地表温度的周期性变化引起低层大气温度随之周期性的变化。大气的保温作用大气向下辐射可使地面长波辐射的热损失削减，有利于地面温度保持的这种作用。3.2.1太阳辐射与热交换3.2.2气温的垂直变化大气的绝热过程大气的升降运动总是伴有不同形式的能量交换。假设大气中某一空气块作垂直运动时与四周空气不发生热量交换，则将这样的状态变化过程称为大气的绝热过程。空气块膨胀〔做功〕耗内能T定性空气块压缩〔外气对它做功〕得内能T泊松方程依据热力学第肯定律和抱负气体状态方程，可以推导出描述大气热力过程的微分方程：将上式从气块升降前的状态(T0,P0),积分到气块升降后的状态(T,P),则得泊松方程3.2.2气温的垂直变化T′：气块温度；T：环境温度。实际中，T′与T之差不超过10℃，T′/T≈1。依据计算，得到γd约为0.98℃/100m，近似1℃/100m。湿空气上升到达饱和状态并开头分散的高度称为分散高度，在分散高度以下，其温度变化同干空气一样；在分散高度以上，温度变化小于干空气的变化值，饱和空气每上升〔或下降〕单位距离空气的温度变化，称为湿绝热递减率γm，约为0.5℃/100m。上节内容回忆大气中温度层结分为、、和四种类型。对流层中，气温随着高度的增加而降低，每上升100m平均气温下降〔〕0.65℃B.1.89℃C.5.81℃D.0.098℃人类活动排放的污染物绝大多数聚拢以及大气污染主要发生在〔〕对流层B.平流层C.中间层D.热层饱和空气绝热下降时，假设其中没有水滴或冰晶，下降时变为未饱和的空气，则每下降100m，温度上升。参考答案：正常分布层结、中性层结、等温层结、逆温层结；a；A；1℃3.2.3位温干空气作绝热升降运动时，虽然温度Ti是变化的，但其位温θ却是不变的。所以θ比Ti更能代表气块的热力学状态。3.2.4大气稳定度大气稳定度的判别气块法说明。假设起始温度一样，课堂稳固练习P863-7用测得的地面气温顺肯定高度处的气温数据，按平均温度梯度对大气稳定度进展分类。定义温度随高度的增加而增加，此时dT/dZ>0。跟我们争论污染有关的因素：逆温层的消逝时间；逆温层底的高度；逆温层的厚度；逆温的强度〔温度随高度的变化状况〕。逆温的最危急状况是逆温层正好处于烟囱排放口。3.2.5逆温辐射逆温由于地面猛烈辐射冷却而形成的逆温，称为辐射逆温。图中a是下午时递减温度层结；辐射逆温开头于日落(图b)，随着夜深，地面消逝的热量越多，逆温渐渐向上扩展，拂晓时达最强(图c)。日出后，太阳辐射渐渐加强，地面很快增温，逆温便自下而上渐渐消逝(图d)，大约上午十点左右，逆温层完全消逝。湍流逆温锋面逆温在对流层中的冷空气团与暖空气团相遇时，暖空气因其密度小就会爬升到冷空气上面去，形成一个倾斜的过渡区，称为锋面。在锋面上，假设冷暖空气的温差很大，即可形成锋面逆温。3.2.6烟流外形与大气稳定度的关系3.3大气的运动和风〔一〕风对大气污染物集中和输送的影响〔二〕湍流〔三〕地方性风场3.3.1风对大气污染物集中和输送的影响引起大气运动的作用力风向和风速3.3.2湍流3.3.3地方性风场海陆风山谷风城市热岛环流本章完毕，感谢参与。作业：〔1〕由大气稳定度的影响，常见的五种典型烟云形式___、___、___、___和___。〔2〕影响烟气集中的气象条件主要有___、___、___、___和___。〔3〕在日出后的早晨，烟流的集中类型是〔〕；在日落后的黄昏，烟流的集中类型是〔〕；简洁造成极其严峻地面污染的烟流的集中类型是〔〕。A.漫烟型B.锥形C.扇形D.爬升型〔4〕以下关于气象条件对烟气集中影响的描述，正确的选项是〔〕A.风速越大，地面污染物浓度就越小B.风速越大，地面污染物浓度也就越大C.无风时简洁发生严峻的地面污染D.空气受污染的程度与风无任何关系作业〔5〕哪一种类型属于逆温层〔〕。