大气污染控制工程第三章大气污染气象学理论

太阳、大气和地3.2面.1之太间阳的辐热量射交与换热过交程换
❖ 首先是太阳短波辐射加热了地球表面，然后是地 面长波辐射加热了大气，因此，近地层大气温度 随地表温度的升高而升高(自下而上地被加热)； 随着地表温度的降低而降低(自下而上地被冷却)。 地表温度的周期性变化引起低层大气温度随之周 期性的变化。
❖ 由图中于a地是面下午强时烈递辐减射温冷度却层辐结而射；形辐逆成射的温逆逆温温开始，于称日为落辐(图射b)逆，温随。
着夜深，地面消失的热量越多，逆温逐渐向上扩展，黎明时
达最强(图c)。日出后，太阳辐射逐渐加强，地面很快增温， 逆温便自下而上逐渐消失(图d)，大约上午十点左右，逆温层 完全消失。
尝试读懂右图
玫瑰图表述的是在犹他州西部沙漠里 的一个山谷。周围的山是南北向的， 由当地地形条件决定的最常见的风是 沿峡谷南北向的风。最强烈的风是沿 西北方向吹过来的，而且伴随着冬天 的暴风雪。
3.2 大气的热力过程
一、太阳辐射与热交换 二、气温的垂直变化 三、位温 四、大气稳定度 五、逆温 六、烟流形状与大气稳定度的关系
湍流逆温
锋面逆温
❖ 在对流层中的冷空气团 与暖空气团相遇时，暖 空气因其密度小就会爬 升到冷空气上面去，形 成一个倾斜的过渡区， 称为锋面。
❖ 在锋面上，如果冷暖空 气的温差很大，即可形 成锋面逆温。
3.2.6 烟流形状与大气稳定度的关系
3.3 大气的运动和风
❖ 大气中温度层结分为 、 、 和 四种类型。
❖ 对流层中，气温随着高度的增加而降低，每升高 100m平均气温下降（）
A. 0.65 ℃ B. 1.89 ℃上节C内.5容.81回℃顾 D.0.098 ℃
人类活动排放的污染物绝大多数聚集以及大气污染主要 发生在（）
A. 对流层 B. 平流层 C. 中间层 D.热层
根据计算，得到γd约为0.98℃/100m，近似1℃/100m。
湿空气上升达到饱和状态并开始凝结的高度称为凝结高度，在凝 结高度以下，其温度变化同干空气一样；在凝结高度以上，温度 变化小于干空气的变化值，饱和空气每上升（或下降）单位距离
空气的温度变化，称为湿绝热递减率γm，约为0.5℃/100m。
3.1 大气圈结构及主要气象要素
一、低层大气的成分：干洁空气、水汽、气溶胶粒子 二、大气的垂直结构 三、影响大气污染的主要气象要素 ❖ 气象要素（因子）：表示大气状态的物理现象和
物理量。 ❖ 主要气象要素：气温、气压、空气湿度（气湿）、
风（风向、风速）、云况、能见度、降水、蒸发、 日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。
什么是辐射？
❖ 自然界中的一3切.2物.1体太都阳以辐电射磁波与的热形交式换时刻不停的向
外传递能量，这种传递能量的方式称为辐射。以辐射 的方式向四周输送的能量称辐射能。
辐射与波长
❖ 辐射能的不同，在于电磁波的波长不同，物体放射的 波长视物体的温度而定，物体的温度增加放射的波长 减短，太阳由于温度很高，它的辐射波长在0.15～ 4.0μm之间。地球表面平均温度在15℃，辐射最强是 在10μm附近，太阳放出主要辐射的波长只有地球放 出的波长的1/20，所以我们称太阳辐射是短波，地球 辐射是长波。
大气的保温作用
❖ 大气向下辐射可使地面长波辐射的热损失减少， 有利于地面温度保持的这种作用。
① 大气的绝热过3.程2.2 气温的垂直变化
❖ 大气的升降运动总是伴有不同形式的能量交换。 如果大气中某一空气块作垂直运动时与周围空气 不发生热量交换，则将这样的状态变化过程称为 大气的绝热过程。
空气块 膨胀（做功） 耗内能 T 定性 空气块 压缩（外气对它做功） 得内能 T
❖ 用测得的地面气温和一定高度处的气温数据，按
平均温度梯度对大气稳定度进行分类。
① 定义 温度随高度的增加而增加，此时dT/dZ >0 。
3.2.5 逆温
② 跟我们研究污染有关的因素：
❖ 逆温层的消失时间； ❖ 逆温层底的高度； ❖ 逆温层的厚度； ❖ 逆温的强度（温度随高度的变化情况）。 ❖ 逆温的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口。
饱和空气绝热下降时，假设其中没有水滴或冰晶，下降 时变为未饱和的空气， 则每下降100m，温度升 高。
参考答案：正常分布层结、中性层结、等温层结、逆温 层结；a；A；1 ℃
3.2.3 位温
干空气作绝热升降运动时，虽然温度Ti是变化的，但其位温θ 却是不变的。所以θ比Ti更能代表气块的热力学状态。
3.2.4 大气稳定度
③ 大气稳定度的判别
❖ 气块法说明。假设起始温度相同，
课堂巩固练习 P86 3-7
测定编 1
2
3
4
5
6
号
地面气 21.1
21.1
15.6
25.0
30.0
25.0
温/°C
高度/m 458
763
580
2000 500
700
相应气 26.7
15.6
8.9
5.0
20.0Байду номын сангаас
28.0
温/°C
污染气象学研究两方面的问题：气象对大气污染的影响和大气污染对气象 环境的作用
❖ 3.2 大气热力过程 ❖内3容.3提大要气的运动和风
学时数：2学时
了解大气层结构及主要的气象要素； 掌握气温直减率和干绝热直减率的定义及
大气稳定度的判别；掌握烟流形状与大气 学稳习定要度求的关系 了解引起大气运动的几种作用力； 理解地方性风场对大气污染的影响。
② 泊松方程
❖ 根据热力学第一定律和理想气体状态方程，可以 推导出描述大气热力过程的微分方程：
② 泊松方程
❖ 将上式从气块升降前的状态(T0,P0),积分到气块升 降后的状态(T,P),则得
3.2.2 气温的垂直变化
T′：气块温度； T ：环境温度。实际中，T′与T之差不超过10℃， T′/T≈1。
大气污染控制工程
第三章大气污染气象学理论
LOGO
大气扩散
源
受体
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
污染物在大气中的扩散与大气稳定度有很密切的关系。从污 染源排入大气中的污染物，其输送迁移、扩散稀释情况随方 向、风速、大气湍流运动、温度垂直变化及大气稳定度等气 象因子的变化而千差万别。