第3章-大气污染气象学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 大气污染气象学,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,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,大气层的结构。大气层可以分为对流层（最贴近地面、密度最大的一层）、平流层（较高的、气体组成相同但密度较小的气层）以及电离层（由已电离的气体组成）,大气圈垂直结构,对流层,（10,km,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100,m,平均降温0.65,0,C,强烈对流作用,温度和湿度的水平分布不均,大气边界层对流层下层12,km，,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50100,m，,热量和动量的常通量层,大气圈垂直结构,平流层,（对流层顶5055,km）,同温层对流层顶3540,km，,气温-55,0,C,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85,km）,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,暖层,（中间层顶800,km）,气温随高度升高而增高,气体分子高度电离电离层,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8085,km,以下，成分基本不变,大气气压场分布,大气水汽分布,主要气象要素,1,气温,天气预报中：,1.,5,m,高、百叶箱内气温。,主要气象要素,2,气压,单位：,mb,（,毫巴）,大气的压强,1,atm,101326Pa,1013.26mb=760mmHg,静力学方程,:,主要气象要素,3,气湿,绝对湿度1,m,3,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空气的绝对湿度的百分比,含湿量湿空气中1,kg,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,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,10,min,平均）,(,km/h),F,风力级（,0,12,级）,主要气象要素,4,风向和风速,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10.82,m/s,的频率约为1，风速在3.355.41,m/s,的频率为3.5左右。,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:天空被云遮蔽的成数（我国,10,分，国外,8,分）,云高:云底距地面底高度,低云（,2500,m,以下,）,中云（,25005000,m,）,高云（,5000,m,以上）,云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形）,云,高云（,5000,m,以上）,中云（,2500-5000,m,）,低云（,2500米以下）,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,50,50000,米）,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,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,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）,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,气温直减率,代入上式得：,实际中，,T,i,、,T,相差,10,K,，,则,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：,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,不稳定条件下有利于扩散,大气稳定度及其判据,定量判断,则有,判据：,大气稳定度及其判据,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,太阳,地球,：短波,地球,大气层：长波,大气吸收长波强,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，高压控制区内）,很厚的气层下沉,压缩变扁,顶部增温比底部多,逆温,3.平流逆温,暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成,4.湍流逆温,下层湍流混合达 上层出现过渡层 逆温,逆温,5.,锋面逆温,冷、暖气团相遇,冷暖间逆温,暖气上爬，形成锋面,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）,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,水平气压梯度力（垂直上与重力基本平衡）,间接作用力,地转偏向力（相对运动：方向改变）,惯性离心力（大气曲线运动：很小）,摩擦力（近地12,km,内明显）,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。,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,非中性层结：,指数律，稳定度参数,地方性风场,1,海陆风,地方性风场,2,山谷风,地方性风场,3,城市热岛环流,