大气污染控制工程第三章大气污染气象学课件.ppt
2022/11/10,大气污染控制工程第三章大气污染气象学,2022/9/24大气污染控制工程第三章大气污染气象学,大气扩散,第3章 大气污染气象学,2,大气扩散源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、南朝鲜）,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,3,1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,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,4,气象要素（因子）： 4,1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,5,1气温 摄氏温度5,2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） 1atm101325Pa1013.25mb=760mmHg,二、主要气象要素,6,2气压 6,3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,7,3气湿:空气湿度 7,二、主要气象要素,4.风向和风速（wind speed and direction)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（wind speed and direc,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（012级）,二、主要气象要素,9,4风向和风速 9,10,10,风玫瑰图,风速,m/s,某地区1988年的风玫瑰图。同心圆表示风的频率，例如，吹南风的频率约为11，其中风速大于10.82m/s的频率约为1，风速在3.355.41m/s的频率为3.5%左右。,11,风玫瑰图风速,m/s 某地区1988年的风玫瑰图。同,5、云,云：漂浮在空中的水汽凝结物。云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，有几分天空被云遮盖，云量就是几。如：碧空无云，云量为0；阴天云量为10；云占天空的1/10，云量记为1。 国外，将天空分为8等份。国外云量1.25=我国云量云高:云底距地面底高度 低云（2500m以下） 中云（2500-5000m） 高云（5000m以上）总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。低云量：低云的云掩盖天空的成数。云量的记录：观测中以总云量/低云量的形式记录，如10/7。,12,5、云云：漂浮在空中的水汽凝结物。12,高云（5000m以上）,中云（2500-5000m）,低云（2500米以下）,5、云,13,高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（25,能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大距离（09级，相应距离为5050000米）。能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大气中杂质的多少。大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。,6、能见度,14,能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到,第二节 大气的热力过程,一、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辐射加热地球表面地面长波辐射加热大气近地层大气温度随地表温度变化,15,第二节 大气的热力过程一、太阳、大气和地面的热交换15,太阳辐射光谱,太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区可见光区占太阳辐射总量的50红外区占43紫外区只占能量的7在波长0.48微米的地方，太阳辐射的能力达到最高值。,16,太阳辐射光谱太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区16,17,17,二、气温的垂直变化,1. 大气的绝热过程：某一空气块作垂直运动时与周围空气不发生热量交换，这样的状态变化过程称为大气的绝热过程。,18,二、气温的垂直变化1. 大气的绝热过程：某一空气块作垂直运动,定量：,T0,T气块升降前后的温度，KP0,P气块升降前后的压力，hPaR干空气的气体常数，287.0 J/kg/KCp干空气的定压比热，1005 J/kg/K,课后 3.3,绝热过程中气温的变化完全是由气压变化引起的,二、气温的垂直变化,19,定量：T0,T气块升降前后的温度，K课后 3.3 绝热过,2. 干绝热直减率：干空气块(包括未饱和湿空气块)绝热上升或下降单位高度时，温度降低或升高的数值。,Cp干空气的定压比热，1005 J/kg/Kg重力加速度，9.81 m/s2,二、气温的垂直变化,20,2. 干绝热直减率：干空气块(包括未饱和湿空气块)绝热上升或,3.气温的垂直分布（温度层结）,温度层结：气温沿垂直高度的分布曲线,气温直减率,单位高度气温的变化,或递减层结,21,3.气温的垂直分布（温度层结） 温度层结：气温沿垂直高度的,定义：大气在垂直方向上稳定的程度，即是否容易对流定性描述：,不稳定条件下有利于扩散,三、大气稳定度,1.大气稳定度的概念,22,定义：大气在垂直方向上稳定的程度，即是否容易对流外力使气块上,2.大气稳定度的判据,定量判断,23,2.大气稳定度的判据定量判断 23,则有判据：,2.大气稳定度的判据,24,则有2.大气稳定度的判,例题 3.7,逆温,稳定,不稳定,中性,不稳定,逆温,25,例题 3.7逆温稳定不稳定中性不稳定逆温25,四、逆温,逆温不利于扩散辐射：,26,四、逆温逆温不利于扩散太阳 地球 ：短波 大气吸收,四、逆温,辐射逆温的生消过程,1.辐射逆温：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,27,四、逆温辐射逆温的生消过程1.辐射逆温：地面白天加热，大气自,四、逆温,2.下沉逆温 （多在高空大气中）,很厚的气层下沉 压缩变扁 顶部增温比底部多,28,四、逆温2.下沉逆温 （多在高空大气中） 很厚的气层下沉,四、逆温,3.平流逆温：暖空气平流到冷地面上而形成,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3.平流逆温：暖空气平流到冷地面上而形成4.湍流逆温,四、逆温,5.锋面逆温,对流层中冷、暖气团相遇,冷暖间逆温,暖气上爬，形成锋面,30,四、逆温5.锋面逆温 对流层中冷、暖气团相遇冷暖间逆温 暖气,五、烟流型与大气稳定度的关系,波浪型（不稳）锥型（中性）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）,31,五、烟流型与大气稳定度的关系 波浪型（不稳）31,3大气的运动和风,一、引起大气运动的作用力,32,3大气的运动和风一、引起大气运动的作用力,二、近地层风速廓线模式,1.对数律风速廓线模式平均风速随高度变化中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度, 高度Z处平均风速, 摩擦速度, 卡门常数,0.4, 地面粗糙度,33,二、近地层风速廓线模式 1.对数律风速廓线模式 高度Z处平,三、近地层风速廓线模式,2.指数律风速廓线模式平均风速随高度变化非中性层结： 指数律，稳定度参数, 已知高度Z1处平均风速, 稳定度参数(表3-3),已知 和m，可求得 习题3.4,34,三、近地层风速廓线模式 2.指数律风速廓线模式 已知高度Z,四、地方性风场,1海陆风,35,四、地方性风场 1海陆风 35,四、地方性风场,2山谷风,36,四、地方性风场 2山谷风 36,3城市热岛环流,图 城市热岛示意图,37,3城市热岛环流 图 城市热岛示意图37,
