1、1,第三章 大氣污染氣象學(xué),教學(xué)內(nèi)容 大氣圈結(jié)構(gòu)及氣象要素 大氣的熱力過程 大氣的運動和風(fēng),2,第三章 大氣污染氣象學(xué),1、教學(xué)要求 了解大氣圈的結(jié)構(gòu)及各層主要特點，掌握主要氣象要素的含義； 掌握溫度層結(jié)的種類及判斷； 了解大氣穩(wěn)定度的概念，掌握大氣穩(wěn)定度的判斷方法； 了解逆溫的種類以及煙流形狀與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系； 掌握風(fēng)速廓線模式，了解地方性風(fēng)場的形成機理，以及對污染物擴散的不利影響。,3,第三章 大氣污染氣象學(xué),2、教學(xué)重點 掌握大氣層結(jié)構(gòu)及大氣的熱力過程。 3、教學(xué)難點 大氣的熱力過程、大氣穩(wěn)定度和逆溫。,4,第一節(jié) 大氣圈結(jié)構(gòu)及氣象要素,一、大氣圈垂直結(jié)構(gòu),第三章 大氣污染氣象學(xué),5,

2、高度(km),一、大氣圈垂直結(jié)構(gòu),每升高100m，氣溫降低0.65,N2,O2,Ar,CO2,Ne,He,Kr,H2,Xe,O3,越往上氧、氦等氣體的原子態(tài)越多,紫外線的強烈照射，N2和O2產(chǎn)生不同程度的離解,均質(zhì)大氣層：8085km以下，干潔空氣成分基本不變,6,一、大氣圈垂直結(jié)構(gòu),對流層（10km左右） 集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層 溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C 強烈對流作用 溫度和濕度的水平分布不均,7,一、大氣圈垂直結(jié)構(gòu),平流層（對流層頂5055km） 同溫層對流層頂3540km，氣溫-550C左右 同溫層以上，氣溫隨高

3、度增加而增加 集中了大部分臭氧 沒有對流運動，污染物停留時間很長 中間層（平流層頂85km） 氣溫隨高度升高而迅速降低 對流運動強烈,8,一、大氣圈垂直結(jié)構(gòu),暖層（中間層頂800km） 氣溫隨高度升高而增高 氣體分子高度電離電離層 散逸層（暖層以上） 氣溫很高，空氣稀薄 空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸 大氣壓力總是隨高度的升高而降低,9,二、主要氣象要素,氣象要素（因子）：表示大氣狀態(tài)的物理量和物理現(xiàn)象。 與大氣污染關(guān)系密切的氣象要素主要有： 氣溫 氣壓 空氣濕度（氣濕） 風(fēng)（風(fēng)向、風(fēng)速） 云況 能見度 降水 蒸發(fā)、日照時數(shù)、太陽輻射、地面輻射、大氣輻射,10,二、主要氣象要素,1氣溫air

4、temperature 表示大氣溫度高低的物理量， 。 天氣預(yù)報中：在野外空氣流通、不受太陽直射下測得的空氣溫度。 在植有草皮的觀測場中、1.5m高、百葉箱內(nèi)測得 氣溫是用來衡量地球表面大氣溫度分布狀況和變化態(tài)勢的重要指標。,11,二、主要氣象要素,1氣溫air temperature 影響氣溫的因素 1）城市下墊面（大氣底部與地表的接觸面）特性的影響 2）城市大氣污染 3）人工熱源的影響 4）城市里的自然下墊面減少,12,二、主要氣象要素,2氣壓 任一點的氣壓值等于該地單位面積上的大氣柱重量。 國際上規(guī)定：溫度0、緯度45的海平面上的氣壓為一個標準大氣壓，即 1標準大氣壓p0=101325P

5、a=1013.25hPa,13,二、主要氣象要素,3氣濕 反映空氣中水汽含量和空氣潮濕程度的一個物理量。 常用的表示方法有：絕對濕度、水汽壓（水蒸氣壓力）、飽和水汽壓、含濕量、相對濕度、水汽體積分數(shù)、露點等。 絕對濕度1m3濕空氣中含有的水汽質(zhì)量（kg） 相對濕度空氣的絕對濕度與同溫度下飽和空氣的絕對濕度的百分比 含濕量濕空氣中1kg干空氣包含的水汽質(zhì)量（kg） 水汽體積分數(shù)水汽在濕空氣中所占的體積分數(shù) 露點在一定氣壓下空氣達到飽和狀態(tài)時的溫度,14,二、主要氣象要素,4風(fēng)向和風(fēng)速 水平(horizontal)方向的空氣運動稱為風(fēng)。 （垂直方向升降氣流） 風(fēng)向：風(fēng)的來向（16個方位圓周等分）

6、風(fēng)速：單位時間內(nèi)空氣在水平方向上運動距離（2或10min平均） (km/h) F風(fēng)力級（012級）,15,16,二、主要氣象要素,4風(fēng)向和風(fēng)速,17,4風(fēng)向和風(fēng)速風(fēng)玫瑰圖,風(fēng)速,m/s,某地區(qū)風(fēng)玫瑰圖。同心圓表示風(fēng)的頻率，例如，吹南風(fēng)的頻率約為11，其中風(fēng)速大于10.82m/s的頻率約為1，風(fēng)速在3.355.41m/s的頻率為3.5左右。,二、主要氣象要素,18,4風(fēng)向和風(fēng)速風(fēng)玫瑰圖,二、主要氣象要素,19,5、云 云：是發(fā)生在高空的水汽凝結(jié)現(xiàn)象。 云高：指云底距地面的垂直距離，以米為單位。,高云（5000m以上）,中云（2500-5000m）,低云（2500m以下）,二、主要氣象要素,20,

7、5、云 云量：指云遮蔽天空的成數(shù)。在我國，將天空分為10等份，有幾份天空被云遮蓋，云量就是幾。 國外，將天空分為8等份。 總云量：指所有云遮蔽天空的成數(shù)，不論云的層次和高度 低云量：低云的云掩蓋天空的成數(shù)。 云量的記錄：一般總云量/低云量的形式記錄，如10/7。 測定方法：激光測云儀、弧光測云儀等，目力測定法,二、主要氣象要素,21,6能見度：在當時的天氣條件下，視力正常的人能夠從天空背景中看到或辨認出目標物的最大距離級別（09級，相應(yīng)距離為5050000米） ，單位：m，Km。 能見度的大小反應(yīng)了大氣的混濁現(xiàn)象，反映出大氣中雜質(zhì)的多少。大氣中的霧、水汽、煙塵等，可使能見度降低。,二、主要氣象

8、要素,22,7、太陽高度角 太陽高度角為太陽光線與地平線間的夾角，是影響太陽輻射強弱的最主要的因子之一。ho即太陽高度角，它隨時間而變化。,二、主要氣象要素,23,8、降水 降水是指大氣中降落至地面的液態(tài)或固態(tài)水的通稱。如雨、雪等。降水是清除大氣污染物的重要機制之一。,二、主要氣象要素,24,第二節(jié) 大氣的熱力過程,一、太陽、大氣和地面的熱交換,25,第二節(jié) 大氣的熱力過程,一、太陽、大氣和地面的熱交換,26,第二節(jié) 大氣的熱力過程,一、太陽、大氣和地面的熱交換 太陽以紫外線、可見光、紅外線的形式輻射熱量，為短波輻射 太陽輻射加熱地球表面 地面長波輻射加熱大氣 近地層大氣溫度隨地表溫度變化 地

9、面溫度（土壤溫度）的日變化是周期性的，具有一最高值和最低值，在一天里地表溫度最高值在13點左右，最低溫度在日出前后。 氣溫的年變化曲線與地表溫度年變化曲線平行，但振幅較小。 大氣對地面有保溫效應(yīng),27,二、氣溫的垂直變化,1.大氣的絕熱工程與泊松方程,28,2.干絕熱直減率：干空氣塊（包括未飽和的濕空氣塊）絕熱上升或下降單位高度（100m），溫度降低或升高的數(shù)值，稱為干空氣溫度絕熱垂直遞減率。 氣溫直減率:氣溫隨高度的變化率,二、氣溫的垂直變化,29,2.氣溫的垂直分布（溫度層結(jié)）,二、氣溫的垂直變化,30,1.大氣穩(wěn)定度的概念,大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；反映其是否容易對流 定性描述：,不穩(wěn)

10、定條件下有利于擴散,三、大氣穩(wěn)定度,31,2.大氣穩(wěn)定度的判別,三、大氣穩(wěn)定度,定量判定,32,判據(jù)：,2.大氣穩(wěn)定度的判別,三、大氣穩(wěn)定度,33,四、逆溫,逆溫不利于擴散 1. 輻射逆溫： 地面白天加熱，大氣自下而上變暖； 地面夜間變冷，大氣自下而上冷卻 輻射逆溫的生消過程,34,四、逆溫,2.下沉逆溫 （多在高空大氣中，高壓控制區(qū)內(nèi)）,35,四、逆溫,3.平流逆溫 暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而形成 冬季中緯度沿海地區(qū)海上暖空氣流到大陸是，以及暖空氣平流到低地、盆地內(nèi)積聚的冷空氣上面時。,36,四、逆溫,5.鋒面逆溫,37,五、煙流形狀與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系,波浪型（不穩(wěn)） 錐型（中性or弱穩(wěn)） 扇型（逆溫） 爬升型（下穩(wěn)，上不穩(wěn)） 漫煙型（上逆、下不穩(wěn)）,38,39,第三節(jié) 大氣的運動和風(fēng),一、引起大氣運動的作用力,直接作用力,重力,氣壓梯度力,垂直氣壓梯度力：與重力平衡,水平氣壓梯度力,40,二、大氣邊界層中風(fēng)隨高度變化,Ekman（愛克曼）螺旋線（北半球下視，地偏力指向運動右方，故順時針；南半球則相反） 高度增高，風(fēng)速增大，方向逐漸接近地轉(zhuǎn)風(fēng)。,41,三、近地層中的風(fēng)速廓線模式,1.對數(shù)律風(fēng)速廓線模式 中性層結(jié)：對數(shù)律，粗糙度和摩擦速度,42,三、近地層風(fēng)速廓線模式,2.指數(shù)律風(fēng)速廓線模式 非中性層結(jié)： 指數(shù)律，穩(wěn)定度參數(shù) 表3-3