大氣污染氣象學(xué)

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1、第三章大氣污染氣象學(xué)1.大氣圈結(jié)構(gòu)及氣象要素2.大氣的熱力過(guò)程3.大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng)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)自然地理學(xué)將受地心引力而隨地球旋轉(zhuǎn)的大氣層稱(chēng)為大氣圈，具體地，大氣圈指地面到大約1400km高度處的大氣層。大氣圈垂直結(jié)構(gòu)對(duì)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0.65℃強(qiáng)烈對(duì)流作用，大氣污染也主要發(fā)生在這一層，特別是在靠近地面1-2Km的近地層更易造成污染。溫度和濕度等各氣象要素水平分

2、布不均大氣邊界層——對(duì)流層下層1～2km，地面阻滯和摩擦作用明顯。近地層——地面以上50~100m，上下氣溫之差可達(dá)1~2℃。自由大氣——大氣邊界層以上，地面摩擦可以忽略大氣圈垂直結(jié)構(gòu)平流層（對(duì)流層頂～50~55km）同溫層——對(duì)流層頂?shù)?0km左右，氣溫-55℃左右同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加，亦稱(chēng)逆溫層。集中了大部分臭氧。沒(méi)有對(duì)流運(yùn)動(dòng)，污染物停留時(shí)間很長(zhǎng)。大氣很干燥，沒(méi)有云、雨等現(xiàn)象，是飛機(jī)理想的飛行區(qū)域。中間層（平流層頂～85km）氣溫隨高度升高而迅速降低對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，垂直混合明顯。大氣圈垂直結(jié)

3、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。發(fā)電報(bào)是靠這層反射回來(lái)。散逸層（暖層以上）氣溫很高，空氣稀薄。星際空間內(nèi)每m3空間有數(shù)十個(gè)離子存在?？諝饬Ｗ涌梢詳[脫地球引力而散逸研究重點(diǎn)：對(duì)流層，平流層大氣壓力總是隨高度的升高而降低。氣體靜力學(xué)方程：ΔP=-ρgΔZ均質(zhì)大氣層－80～85km以下，成分基本不變主要?dú)庀笠?．氣溫表示大氣溫度高低的物理量。反映一定條件下空氣分子平均動(dòng)能大小。通常指距地面1.5m高處百葉箱中的空氣溫度。2．氣壓——大氣的壓強(qiáng)單位：1Pa=1N/m2

4、，mb—毫巴1mb=100Pa=1hPa1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg主要?dú)庀笠?．氣濕氣濕是大氣中水汽含量的物理量，可以用水蒸氣分壓或單位濕空氣水蒸氣含量表示。表示氣濕的物理量主要有：絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量、水氣體積分?jǐn)?shù)和露點(diǎn)。主要?dú)庀笠?．風(fēng)向和風(fēng)速水平方向的空氣運(yùn)動(dòng)叫做風(fēng)（垂直方向－升降氣流）風(fēng)的來(lái)向叫風(fēng)向（16個(gè)方位圓周等分）風(fēng)速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上運(yùn)動(dòng)距離（一定時(shí)間如2或10min的平均值）(km/h)F－風(fēng)力級(jí)（0～12級(jí)）主要?dú)庀笠?．云云是

5、飄浮在空中的水汽凝結(jié)物，由大量小水滴或小冰晶或兩者混合物組成。云高和云量對(duì)污染物擴(kuò)散具有重要意義。云量:天空被云遮蔽的成數(shù)（我國(guó)10分，國(guó)外8分）云高:云底距地面底高度低云（2500m以下）中云（2500～5000m）高云（5000m以上）云高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（2500米以下）主要?dú)庀笠?．能見(jiàn)度正常視力的人，在天空背景下能看清的水平距離級(jí)別（0~9級(jí)，相應(yīng)距離為50～50000米）第二節(jié)大氣的熱力過(guò)程一、太陽(yáng)、大氣和地面的熱交換【太陽(yáng)】地球上所有的能量最終都來(lái)自于太

6、陽(yáng)。太陽(yáng)表面溫度達(dá)6000K,不斷向外輻射能量。太陽(yáng)輻射線(xiàn)主要有：紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)，波長(zhǎng)在0.15～4μm之間的射線(xiàn)輻射能占全部太陽(yáng)能量的99％以上?！镜厍颉康厍虮砻娴年懙?、海洋、植物等直接吸收太陽(yáng)輻射的能力很強(qiáng)，太陽(yáng)輻射到地球上的能量約有21%直接被地面吸收。同時(shí)，地球表面可以按自身溫度向外輻射。地球輻射以低溫長(zhǎng)波輻射為主，波長(zhǎng)集中在3～120μm之間?！敬髿狻侩m然太陽(yáng)輻射很強(qiáng)，但直接被地面接受的卻不多，這是因?yàn)榇蟛糠痔?yáng)輻射被地球表面的大氣層吸收、散射和反射。大氣還能吸收地面長(zhǎng)波輻射。其中水汽、

7、二氧化碳等吸收長(zhǎng)波輻射能力較強(qiáng)，水滴、臭氧和顆粒物也能選擇吸收一些長(zhǎng)波輻射。最終約有75％～90％的地面長(zhǎng)波輻射被大氣吸收。大氣吸收太陽(yáng)輻射和地面輻射的同時(shí)，也能向上或向下輻射。大氣向下輻射稱(chēng)為逆輻射，以長(zhǎng)波輻射為主，這是地面的主要加熱方式。二、氣溫的垂直變化氣體靜力學(xué)方程：表示干空氣在作干絕熱上升（或下降）運(yùn)動(dòng)時(shí)，每升高（或下降）100m，溫度降低（或升高）約1℃。2、干絕熱直減率γd干氣團(tuán)絕熱上升或下降單位高度(通常100m)的溫度變化量稱(chēng)為干絕熱直減率，用γd表示，單位K/100m。氣溫直減率3、位

8、溫（θ）位溫：把各層中的氣塊由最初的壓力P循著干絕熱的程序訂正到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力1000hPa時(shí)所具有的溫度。任何一氣塊的位溫是不變的（干絕熱情況）；而非絕熱情況下，位溫是變化的?！辔粶乇葰鉁馗艽須鈮K的熱力學(xué)性質(zhì)。氣溫的垂直分布（溫度層結(jié)）氣溫的垂直分布－溫度層結(jié)氣溫直減率（大氣）γd（遞減層結(jié)）大氣穩(wěn)定度及其判據(jù)定義：大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；反映其是否容易發(fā)生對(duì)流定性描述：外力使氣塊上升或下降氣塊去掉外力氣塊減速，有返回