大气污染控制工程课件及习题答案第三章.ppt

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1、第三章 大气污染气象学,大气圈结构及气象要素 大气热力过程 大气的运动和风理解气象学基础知识,建议学时数：2学时,.,第三章 大气污染气象学大气圈结构及气象要素 建议学时数：2学,大气扩散,.,大气扩散源受体大气扩散酸雨越境转移（日本、南朝鲜）,第一节 大气圈结构及气象要素,大气圈垂直结构,.,第一节 大气圈结构及气象要素大气圈垂直结构.,大气圈垂直结构,Ozone layer,.,大气圈垂直结构Ozone layer.,大气圈垂直结构,对流层（10km左右）集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.650C强烈对流作用温

2、度和湿度的水平分布不均,大气边界层对流层下层12km，地面阻滞和摩擦 作用明显自由大气大气边界层以上，地面摩擦可以忽略,近地层地面上50100m，热量和动量的常通量层,.,大气圈垂直结构对流层（10km左右）大气边界层对流层下层,大气圈垂直结构,平流层（对流层顶50-55km）同温层对流层顶35-40km，气温-550C左右同温层以上，气温随高度增加而增加集中了大部分臭氧没有对流运动，污染物停留时间很长中间层（平流层顶85km）气温随高度升高而迅速降低对流运动强烈,.,大气圈垂直结构平流层（对流层顶50-55km）.,大气圈垂直结构,暖层（中间层顶800km）气温随高度升高而增高气体分子高度电

3、离电离层散逸层（暖层以上）气温很高，空气稀薄空气粒子可以摆脱地球引力而散逸大气压力总是随高度的升高而降低均质大气层8085km以下，成分基本不变,.,大气圈垂直结构暖层（中间层顶800km）.,大气气压场分布,.,大气气压场分布.,大气水汽分布,.,大气水汽分布.,主要气象要素,1气温 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。,.,主要气象要素1气温 .,主要气象要素,2气压单位：mb（毫巴） 大气的压强1atm101326Pa1013.26mb=760mmHg静力学方程:,.,主要气象要素2气压.,主要气象要素,3气湿绝对湿度1m3湿空气中含有的水汽质量相对湿度空气的绝对湿度与同温度下饱和湿度

4、的百分比含湿量湿空气中1kg干空气包含的水汽质量水汽体积分数水汽在湿空气中所占的体积分数露点同气压下空气达到饱和状态时的温度,.,主要气象要素3气湿.,主要气象要素,3气湿,.,主要气象要素3气湿.,主要气象要素,4风向和风速 水平方向的空气运动叫做风（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（2或10min平均） (km/h) F风力级（012级）,.,主要气象要素4风向和风速.,主要气象要素,4风向和风速 风玫瑰图,.,主要气象要素4风向和风速.,主要气象要素,5云 大气中水汽的凝结现象叫做云（使气温随高度变化小） 云量:天空被云遮

5、蔽的成数（我国10分，国外8分） 云高:云底距地面底高度 低云（2000m以下） 中云（2000-6000m） 高云（6000m以上） 云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形）,.,主要气象要素5云.,云,高云（6000m以上）,中云（2000-6000m）,低云（2000米以下）,.,云高云（6000m以上）中云（2000-6000m）低云（2,主要气象要素,6能见度 正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离 级别（09级，相应距离为5050000米）,.,主要气象要素6能见度.,第二节 大气的热力过程,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

6、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,.,第二节 大气的热力过程太阳、大气和地面的热交换.,气温的垂直变化,气温直减率 （大气）干空气绝热绘制温度递减率 干绝热直减率 （空气团）一般满足，大气绝热过程，系统与周围环境无热交换,.,气温的垂直变化气温直减率空气块膨胀（做功）耗内 能 T定性空,气温直减率,定量： 热力学第一定律 （第一定律状态方程） 其中,.,气温直减率定量：.,气温直减率,.,气温直减率气块： 环境： （大气） （气块） （高度）对气,气温直减率,代入上式得：,泊松方程,（空气 ）,由定义： （ ）,位温:各高度均把压力换算为1000mb时的温度（

7、绝热）,实际中，Ti T相差10K，则,.,气温直减率代入上式得：泊松方程（空气,气温的垂直分布（温度层结）,气温的垂直分布温度层结, 0 ， 正常分布层结 ， 中性层结（绝热直减率） 0 ， 等温层结 0 ， 逆温层结,.,气温的垂直分布（温度层结） 气温的垂直分布温度层结,大气稳定度及其判据,定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易对流定性描述：,不稳定条件下有利于扩散,.,大气稳定度及其判据定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是,大气稳定度及其判据,定量判断,气块： 环境：,（单位体积块）加速度 ，将 代入上式得：,.,大气稳定度及其判据定量判断 气块： （单位体积,大气稳定

8、度及其判据,则有判据：,混合层 0, a0 不稳定 0, a0 稳定 中性层 0，a=0 中性 稳定层 0 ， a0 逆温，非常稳定,.,大气稳定度及其判据 则有,逆温,逆温不利于扩散辐射：,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,.,逆温逆温不利于扩散1. 辐射逆温： 地面白天加热，大气自下,逆温,辐射逆温的生消过程,.,逆温辐射逆温的生消过程.,逆温,2.下沉逆温 （多在高空大气中，高压控制压内）,很厚的气层下沉 压缩变扁 顶部增温比底部多,.,逆温2.下沉逆温 （多在高空大气中，高压控制压内） 很厚的气,逆温,3.平流逆温 暖空气平流到冷地面上

9、而下部降温而形成,4.湍流逆温 下层湍流混合达 上层出现过度逆温,.,逆温3.平流逆温4.湍流逆温 .,逆温,5.锋面逆温,.,逆温5.锋面逆温 冷、暖气团相遇冷暖间逆温 暖气上爬，形成锋,烟流型与大气稳定度的关系,波浪型（不稳）锥型（中性or弱稳）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）,.,烟流型与大气稳定度的关系 波浪型（不稳）.,第三节 大气的运动和风,引起大气运动的作用力,.,第三节 大气的运动和风引起大气运动的作用力直接作用力重力水平,大气边界层中风随高度变化,Ekman螺旋线（北半球下视，地偏力指向运动右方，故顺时针；南半球则相反） 高度增高，风速增大，方向逐渐接近地转风。,.,大气边界层中风随高度变化 Ekman螺旋线（北半球下视，地偏,近地层风速廓线模式,平均风速随高度变化中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度,.,近地层风速廓线模式 平均风速随高度变化.,近地层风速廓线模式,平均风速随高度变化非中性层结： 指数律，稳定度参数,.,近地层风速廓线模式 平均风速随高度变化.,地方性风场,1海陆风,.,地方性风场 1海陆风 .,地方性风场,2山谷风,.,地方性风场 2山谷风 .,地方性风场,3城市热岛环流,.,地方性风场 3城市热岛环流 .,