大气污染控制工程郝吉明课件及习题答案第三章.ppt

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 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 0.65 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 1 ～ 2km ，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 50 ～ 100m ，热量和动量的常通量层 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 -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～ 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 ? 暖层 （中间层顶～ 800km ） ? 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－ 80 ～ 85km 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： 1.5m 高、百叶箱内气温。 5 ( 32) 9 C F ? ? o o 15 . 273 ? ? C K ? 32 5 9 ? ? C F ? 主要气象要素 2 ．气压 单位： mb （毫巴） 大气的压强 1atm ＝ 101326Pa ＝ 1013.26mb=760mmHg 静力学方程 : g z P ? ? ? ? ? 主要气象要素 3 ．气湿 ? 绝对湿度－ 1m 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湿度的百分比 ? 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 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（ 0 ～ 12 级） 3 02 . 3 F u ? 主要气象要素 4 ．风向和风速 风玫瑰图 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（ 2000m 以下） 中云（ 2000-6000m ） 高云（ 6000 m 以上） 云状 : 卷云（线） , 积云（块） , 层云（面 ), 雨层云 ( 无定形） 云 高云（ 6000 m 以上） 中 云 （ 2000-6000m ） 低 云 （ 20 00 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（ 0~9 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 z T ? ? ? ? ? dz dT i d ? ? ? 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 1 p dT R dp k dp T C p k p ? ? ? ? ? 1 p dT R dp k dp T C p k p ? ? ? ? ? p v C C R ? ? 1.4 p v k C k ? ? 气温直减率 z dz ? z i i p dp ? i i v dv ? i i T dT ? p dp ? v dv ? T dT ? i v i T p v T 气块：