大气污染控制工程第三章大气污染气象学.pptx
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内科大大气污染控制工程课件第3章 大气污染气象学
z
主要气象要素
3．气湿
➢ 绝对湿度－1m3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
云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形）
云
低 云 （ 米 以 下 ）
2500
高云（5000m以上）
中 云 （ 2500-5000m ）
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
一.太阳、大气和地面的热交换
T0 P0
P0
位温:各高度均把压力换算为1000mb(10kPa)时的温度（绝热）
T (1000) RCp T (1000)0.288
P
P
气温的垂直分布（温度层结）
气温的垂直分布－温度层结
T
z
>0， ＝ d ， ＝0 ， <0 ，
正常分布层结 中性层结（绝热直减率） 等温层结 逆温层结
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 Leabharlann 0.650C➢ 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
➢ 气温随高度升高而迅速降低 ➢ 对流运动强烈
主要气象要素
3．气湿
➢ 绝对湿度－1m3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
云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形）
云
低 云 （ 米 以 下 ）
2500
高云（5000m以上）
中 云 （ 2500-5000m ）
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
一.太阳、大气和地面的热交换
T0 P0
P0
位温:各高度均把压力换算为1000mb(10kPa)时的温度（绝热）
T (1000) RCp T (1000)0.288
P
P
气温的垂直分布（温度层结）
气温的垂直分布－温度层结
T
z
>0， ＝ d ， ＝0 ， <0 ，
正常分布层结 中性层结（绝热直减率） 等温层结 逆温层结
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 Leabharlann 0.650C➢ 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
➢ 气温随高度升高而迅速降低 ➢ 对流运动强烈
大气污染控制工程幻灯片
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• 3.2.5 烟流形状与大气稳定度 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）
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3.3 大气的运动和风
• 3.3.1 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
很厚的气层下沉 压缩变扁 顶部增温比底部多
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• 3）平流逆温：暖空气平流到冷地面上而形成 • 4）湍流逆温：低层空气的湍流混合形成
d 下层湍流混合达 d 上层出现过渡层 逆温
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• 5）锋面逆温：冷暖空气团相遇时，由于在锋面温差过
大所形成。
冷、暖气团相遇 暖气上爬，形成锋面
冷暖间逆温
• 能见度表示了大气清洁、透明的程度或大气的混浊程度。 能见度的观测值通常分为10级。
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3.2 大气的热力过程
3.2.1 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
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3.2.2 气温的垂直变
5）若气温随高度增加而递减，γ为正值，反 之为负值。
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6）温度层结：用以表示气温沿高度变化 的曲线。
大气的温度层结分四种类型：
(1)γ>γd，正常分布层结(递减层结)，气 温随高度增加而递减；
(2)γ=γd，中性层结，气温直减率接近1K /100m；
(3)γ=0，等温层结，气温不随高度变化； (4)γ<0，逆温，气温随高度增加而增加。
1）大气的绝热过程与泊松方程
T/T0=(P/P0)0.288
大气污染与防治ppt
b.石油型大气污染：主要污染物来自汽车排气、石 油冶炼及石油化工厂的排放。主要污染物是二氧化 氮、烯烃、链状烷烃、醇、羰基化合物等，以及他 们在大气中形成的臭氧、各种自由基及其反应生成 的一系列中间产物和最终产物。
c.混合型大气污染：主要污染物来自以煤炭为燃料的 污染源排放、以石油为燃料的污染源排放，以及从工 矿企业排出的各种化学物质等。
3、中间层 平流层顶至高度85km处为中间层。由于该层的臭 氧稀少，其温度垂直分布的特点是气温随高度的 增加迅速降低，这种温度分布下高上低的特点， 使得中间层空气再次出现强烈的垂直对流运动。
4、热成层 热成层又称暖层，位于85~800km的高度之间。这一 层空气更加稀薄，气体在宇宙射线作用下处于电离状 态，因此又将其称为电离层。因此，气温是随高度的 增加而增加。电离层能将地面发射的无线电波反射回 地面，对全球的无线电通讯具有重要意义。
a.气温随高度增加而降低。对流层的大气不能直 接从太阳辐射中得到热能，但能从地面反射得到 热能而使大气增温，因而靠近地面的大气温度高， 远离地面的空气温度低。
b.空气具有强烈的对流运动 近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高，与高 空冷空气发生垂直方向的对流，构成了对流层空气 的强烈对流运动，一旦大气中进入污染物，则能够 得到扩散和稀释。
2、大气污染源分类 ①按污染源存在形式分 a.固定污染源：排放污染物的装置、处所位置固定 b.移动污染源：排放污染物的装置、处所位置移动
②按污染源的排放形式分 a.点源：集中在一点或在可当作一点的小范围内排放 污染物的污染源。 b.线源：沿着一条线排放污染物的污染源。 c.面源：在一个大范围内排放污染物的污染源。
d.特殊型大气污染：是指有关工厂企业排放的特殊气 体所造成的污染。这类污染常限于局部范围之内。
c.混合型大气污染：主要污染物来自以煤炭为燃料的 污染源排放、以石油为燃料的污染源排放，以及从工 矿企业排出的各种化学物质等。
3、中间层 平流层顶至高度85km处为中间层。由于该层的臭 氧稀少，其温度垂直分布的特点是气温随高度的 增加迅速降低，这种温度分布下高上低的特点， 使得中间层空气再次出现强烈的垂直对流运动。
4、热成层 热成层又称暖层，位于85~800km的高度之间。这一 层空气更加稀薄，气体在宇宙射线作用下处于电离状 态，因此又将其称为电离层。因此，气温是随高度的 增加而增加。电离层能将地面发射的无线电波反射回 地面，对全球的无线电通讯具有重要意义。
a.气温随高度增加而降低。对流层的大气不能直 接从太阳辐射中得到热能，但能从地面反射得到 热能而使大气增温，因而靠近地面的大气温度高， 远离地面的空气温度低。
b.空气具有强烈的对流运动 近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高，与高 空冷空气发生垂直方向的对流，构成了对流层空气 的强烈对流运动，一旦大气中进入污染物，则能够 得到扩散和稀释。
2、大气污染源分类 ①按污染源存在形式分 a.固定污染源：排放污染物的装置、处所位置固定 b.移动污染源：排放污染物的装置、处所位置移动
②按污染源的排放形式分 a.点源：集中在一点或在可当作一点的小范围内排放 污染物的污染源。 b.线源：沿着一条线排放污染物的污染源。 c.面源：在一个大范围内排放污染物的污染源。
d.特殊型大气污染：是指有关工厂企业排放的特殊气 体所造成的污染。这类污染常限于局部范围之内。
大气污染控制第三章 大气污染气象学
∵ U = H－PV 全微分 dU = dH－PdV－VdP
∴ dq = dH－VdP = CPdT－VdP (dH = CPdT )
对单位质量的空气， V
RT
，故
P
dq
CPdT
RT
dP P
式中：CP = 996.5J/kg.K，R = 287J/kg.K
对于绝热过程：dq = 0，则
dT R dP T CP P
u 3.02 F 3 ( km/h)
5. 能见度 在当时天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨
认出的目标物的最大水平距离 (m) 。 能见度大小反映了大气透明度或混浊程度。
6. 云：
云是发生在高空的水汽凝结现象。 ⑴ 云的分类 高云：5000m以上，由水晶组成，云体成白色，有蚕丝般光泽，
几乃至几十度。 ⑵ 由于气流运动受地面摩擦的影响，故风速随高度增加而增大。 ⑶ 大气上下有规则的对流和无规则的湍流运动都比较盛行，水气也比较充
足。 直接影响污染物的传输、扩散和转化。
二、气象要素
表示大气状态和物理现象的物理量。 1. 气温
指离地面1.5m高处百叶箱中观测到的空气温度。 2. 气压
指大气压强。气象上气压的单位为毫巴 (mb)。 1mb = 1000dyn/cm2 = 100 Pa
也慢。可见云和强风可抑制辐射逆温出现。
2.下沉逆温 下沉逆温范围广、厚度大、持续时间长，在离地数百米至数千
米的高空都可能出现。在冬季，下沉逆温与辐射逆温相结合，形成 很厚的逆温层。
3.平流逆温 当暖空气平流到冷地面时，下层空气受地面影响大，降温多，上层空气
降温少，故形成逆温。 当暖空气平流到低地、盆地内积聚的冷空气上面时，也可形成平流逆温。
大气污染控制工程_第三章_大气污染气象学解读
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
一、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
Sinks
污染源
工业 交通 生活 ……
大气中迁移、扩散
受体
气象条件
风向、风速 大气湍流 气温垂直分布 大气稳定度 ……
大气污染系统与途径
人群 其他生物体 ……
Meteorology for Air Pollution
大气污染气象学
——研究大气运动与大气中污染物相互 作用的学科
大气科学 环境科学
大气物理、化学…… 大气气象学…… 污染气象学 (1)各种气象条件对大气污染物的传输与扩散作用
z
二、主要气象要素 3、气 湿
绝对湿度：1m3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：一定气压下空气达到饱和状态时的温度
ห้องสมุดไป่ตู้
4、风向、风速
二、主要气象要素
当气块去掉外力时
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
污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切关系
三、大气稳定度
2、大气稳定度的判别
定量判断:
气块： pi vi Ti 环境： p v T
（单位体积块）加速度 a g( i ) ，
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
一、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
Sinks
污染源
工业 交通 生活 ……
大气中迁移、扩散
受体
气象条件
风向、风速 大气湍流 气温垂直分布 大气稳定度 ……
大气污染系统与途径
人群 其他生物体 ……
Meteorology for Air Pollution
大气污染气象学
——研究大气运动与大气中污染物相互 作用的学科
大气科学 环境科学
大气物理、化学…… 大气气象学…… 污染气象学 (1)各种气象条件对大气污染物的传输与扩散作用
z
二、主要气象要素 3、气 湿
绝对湿度：1m3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：一定气压下空气达到饱和状态时的温度
ห้องสมุดไป่ตู้
4、风向、风速
二、主要气象要素
当气块去掉外力时
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
污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切关系
三、大气稳定度
2、大气稳定度的判别
定量判断:
气块： pi vi Ti 环境： p v T
（单位体积块）加速度 a g( i ) ，
第三章——大气污染控制基础知识 大气污染控制工程课件
二、热量平衡
依据：能量守恒定律 连续稳定过程中：
Q 1 Q 2Q L
热量衡算和物料衡算一样，要规定出衡 算基准和范围。
二、热量平衡
[例3-2]甲烷气与20%过量空气混合，在25℃、0.1MPa下进 入燃烧炉中燃烧，若燃烧完全，其产物所能达到的最高温 度为多少？
解：燃烧炉示意图如下，反应方程式为：
9.0c3p, N2)T ( 29)8
由手册查出CO2，H2O(g)，O2，N2的热容，代入上式：
Q 2 ( 3.0 4 0 4 .3 1 T 3 2 .1 7 1 7 6 T 0 4 2 )T ( 2)98
由热量衡算基本关系式可得： Q1Q20
( 3.0 4 0 4 .1 3 T 3 2 .1 7 1 7 6 T 0 4 2 )T ( 2) k 9J 8 8 /m .3 0 k 2 2 o J0 / lm
三、气体的密度
污染物和空气混合物的密度
n
aa ii (kg/3)m i1
四、气体的比热容
空气、气态污染物和颗粒混合物的平均比热 容是混合物各组分比热容的加权平均值，加权函 数是组分的质量分数。
n
cp wacpa wi cpi i1
n
cVwacVa wi cVi i1
五、气体的黏度
Δ H r [ (3.9 5) 3 1 2 ( 2.4 8)1 3 ( 7.8 4)5 k ] J/ m -8o 0l2 m.3 o Q 1( Δ H r)n8.0 3k 2 2J/mol
二、热量平衡
带出热量： 4 Q2 (njcp)jΔT j1
(cp,
C
2c O 2
p,
H2O0.4cp,
O2
有已知和未知变量； ✓ 确定衡算体系； ✓ 写出化学反应方程式； ✓ 选择合适的计算标准，对于连续流体系，通常
大气污染控制工程教学课件
气体监测与评估
通过改进燃烧过程，降低燃烧过程中 产生的气态污染物。
对气态污染物进行实时监测和评估， 为控制技术提供数据支持。
废气处理技术
采用吸取、吸附、催化转化等技术， 对废气中的气态污染物进行处理。
温室气体减排技术与方法
提高能源利用效率
通过改进能源利用方式，提高能源利用效率，减少温室气体排放 。
大气污染危害
大气污染可导致呼吸系统疾病、 生态系统破坏、气候变化等问题 ，对人类健康和生态环境造成严 重影响。
大气污染控制工程的重要性
01
02
03
保证人类健康
大气污染控制工程可以减 少空气中有害物质的含量 ，降低空气污染对人类健 康的危害。
保护生态环境
大气污染控制工程可以减 少空气中有害物质的排放 ，保护生态环境，维护生 态平衡。
案例描述
某工业园区采用集中供热、统一排放的方式，对园区内的大气污染进行控制。具体措施包 括安装除尘器、脱硫脱硝设备等，并对排放口进行监测和监管。
案例分析
该案例采用了集中供热、统一排放的方式，能够有效地减少园区内的大气污染。同时，安 装除尘器、脱硫脱硝设备等措施也能够进一步减少污染物的排放。但是，该案例也存在一 些问题，如设备维护成本较高、监管难度较大等。
目前关于大气污染控制工程的政策法规尚不完善，需要进 一步加强立法和执法力度，确保工程的顺利实施和效果评 估。
未来大气污染控制工程发展策略建议
加强技术研发和创新
完善政策法规体系
加大对大气污染控制工程技术研发的投入 ，推动新技术、新方法的研发和应用，提 高治理效率和效果。
加强大气污染控制工程的立法和执法力度 ，完善相关政策法规体系，为工程的顺利 实施提供有力保证。
3《大气污染控制工程》第三章
第三章大气污染气象学为了有效地控制大气污染．除需采取安装净化装置等各种技术措施外，还需充分利用大气对污染物的扩散和稀释能力。
污染物从污染源排到大气中的扩散过程，与排放源本身的特性、气象条件、地面特征和周围地区建筑物分布等因素有关。
本章主要对大气污染气象学的基本知识作一扼要介绍。
第一节大气圈结构及气象要素一、大气圈垂直结构地球表面环绕着在层很厚的气体，称为环境大气或地球大气，简称大气。
大气是自然环境的重要组成部分，是人类及生物赖以生存的必不可少的物质。
大气圈的垂直结构是指气象要素的垂直分布情况；如气温、气压、大气密度和大气成分的垂直分布等。
根据气温在垂直于下垫面(即地球表面情况)方向上的分布，可将大气分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。
1.对流层对流层是大气层最低的一层；平均厚度为12公里。
由于对流程度在热带要比寒带强烈，故自下垫面算起的对流层的厚度随纬度增加而降低，赤道处约为16～17km,中纬度地区约10～12km，两极附近只有8～9km。
①对流层的主要特征是：(1)对流层虽然较薄，但却集中了整个大气质量的3／4和几乎全部水汽，主要的大气现象都发生在这一层中，它是天气变化最复杂、对人类活动影响最大的一层；(2)气温随高度增加而降低，每升高100 m平均降温约0.65℃；(3)空气具有强烈的对流运动，大气垂直混合激烈。
主要由于下垫面受热不均及其本身特性不同造成的。
(4)温度和湿度的水平分布不均匀；例如在热带海洋上空，空气比较温暖潮湿，在高纬度内陆上空，空气比较寒冷干燥，因此也经常发生大规模空气的水平运动。
②对流层亚层分层情况：(1)对流层的下层，厚度约为1～2km，其中气流受地面阻滞和摩擦的影响很大，称为大气边界层(或摩擦层)。
(2)其中从地面到50～100m左右的一层又称近地层。
在近地层中，垂直方向上热量和动量的交换甚微，所以温差很大，可达1～2℃。
(3)在近地层以上，气流受地面摩擦的影响越来越小。
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在波长0.48微米的地方，太阳辐 射的能力达到最高值。
16
17
二、气温的垂直变化
1. 大气的绝热过程：某一空气块作垂直运动时与周围空 气不发生热量交换，这样的状态变化过程称为大气的绝 热过程。
（由压力变化引起）
定性
空气块 空气块
膨胀（做功） 耗内 能
T
压缩（外气对它做功） 内能T18ຫໍສະໝຸດ 二、气温的垂直变化12
5、云
低云（2500米以下）
高云（5000m以上）
中云（2500-5000m）
13
6、能见度
能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中 看到或辨认出目标物的最大距离（0~9级，相应距离为50～ 50000米）。 能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大气中杂质的多少。 大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。
14
第二节 大气的热力过程 ➢ 一、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
15
太阳辐射光谱
太阳辐射的能量主要分布在可见光 区和红外区
可见光区占太阳辐射总量的50％
红外区占43％
紫外区只占能量的7％
1．气温 表示大气温度高低的物理量。 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。
oC5(oF32) 9
KoC273.15 oF9oC32
5
摄氏温度 热力学温度 华氏温度
5
二、主要气象要素
2．气压 即大气的压强。任一点的气压值等于该地单位面积 上的大气柱重量。 气压总是随高度的增加而降低的。 据实测，近地层高度每升高100米，气压平均降低约 12.4毫巴（1mb=100Pa=1hPa) ，在高层小于此值。 单位：mb（毫巴） 1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg
风速,1m1/s
5、云
云：漂浮在空中的水汽凝结物。 云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，
有几分天空被云遮盖，云量就是几。如：碧空无云，云量 为0；阴天云量为10；云占天空的1/10，云量记为1。 国外，将天空分为8等份。国外云量×1.25=我国云量 云高:云底距地面底高度
低云（2500m以下） 中云（2500-5000m） 高云（5000m以上） 总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。 低云量：低云的云掩盖天空的成数。 云量的记录：观测中以总云量/低云量的形式记录，如10/7。
6
二、主要气象要素
3．气湿:空气湿度 反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。
常用的表示方法：
➢ 绝对湿度－1m3湿空气中含有的水汽质量(kg) ➢ 相对湿度－空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对
湿度之百分比
➢ 含湿量(比湿)－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量(kg) ➢ 水汽体积分数－水汽在湿空气中所占的体积分数 ➢ 露点－在一定气压下空气达到饱和状态时的温度。
气 块 ： Ti Ti0dz
环 境 ：TT0 z
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
22
2.大气稳定度的判据
定量判断
气 块 ： p i iT i 环 境 ： pT
（单位体积块）加速度a
g(i) i
，将
pi
pRTiRTi
代入上式得：
ag(Ti T) g(Ti 1)
T
T
高 度z zz （ 一 般 均 满 足 绝 热 条 件 ）
19
二、气温的垂直变化
2. 干绝热直减率：干空气块(包括未饱和湿空气块)绝热 上升或下降单位高度时，温度降低或升高的数值。
d d d T zi
g Cp
1K
/100m
Cp——干空气的定压比热，1005 J/kg/K g——重力加速度，9.81 m/s2
20
3.气温的垂直分布（温度层结）
气温直减率 T T 单位高度气温的变化
§1大气圈结构及气象要素
➢一、大气圈垂
直结构
3
二、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，气象学中统称为～。
▪ 与大气污染关系密切的气象要素主要有： 气温 气压 空气湿度（气湿） 风（风向、风速） 云量 能见度 蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。
4
二、主要气象要素
7
二、主要气象要素
4.风向和风速（wind speed and direction)
➢ 什么是风？空气的流动就形成风。 ➢ 风的形成：风主要由于气压的水平分布不均
匀而引起的，而气压的水平分布不均是由温 度分布不均造成。
8
二、主要气象要素
4．风向和风速
水平(horizontal)方向的空气运动称为风（垂直方向
z
Z
温度层结：气温沿垂直高度的分布曲线
T z
> 0 d，
＝d ，
＝0 ， <0 ，
正 常 分 布 层 结 或递减层结 中性层结（绝热直减率） 等温层结 逆温层结
21
三、大气稳定度
1.大气稳定度的概念
定义：大气在垂直方向上稳定的程度，即是否容易对流
定性描述：
外力使气块上升或下降 气块去掉外力
－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（m/s或 km/h）
F－风力级（0～12级）
(km/h)
9
10
风玫瑰图
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 10.82m/s的频率约为1％， 风速在3.35～5.41m/s的频 率为3.5%左右。
第3章 大气污染气象学
教学内容 §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
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大气扩散
第3章 大气污染气象学
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…… 气象条件对污物的稀释、扩散作用
污染气象学……
污染物对气象的影 响
2
第3章 大气污染气象学
定量： 绝热过程中气温的变化完全是由气压变化引起的
课后 3.3 T ( P ) R C p ( P ) 0 . 2 8 8 － 泊 松 方 程 T 0 P 0 P 0
T0,T——气块升降前后的温度，K P0,P——气块升降前后的压力，hPa R——干空气的气体常数，287.0 J/kg/K Cp——干空气的定压比热，1005 J/kg/K
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17
二、气温的垂直变化
1. 大气的绝热过程：某一空气块作垂直运动时与周围空 气不发生热量交换，这样的状态变化过程称为大气的绝 热过程。
（由压力变化引起）
定性
空气块 空气块
膨胀（做功） 耗内 能
T
压缩（外气对它做功） 内能T18ຫໍສະໝຸດ 二、气温的垂直变化12
5、云
低云（2500米以下）
高云（5000m以上）
中云（2500-5000m）
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6、能见度
能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中 看到或辨认出目标物的最大距离（0~9级，相应距离为50～ 50000米）。 能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大气中杂质的多少。 大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。
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第二节 大气的热力过程 ➢ 一、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
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太阳辐射光谱
太阳辐射的能量主要分布在可见光 区和红外区
可见光区占太阳辐射总量的50％
红外区占43％
紫外区只占能量的7％
1．气温 表示大气温度高低的物理量。 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。
oC5(oF32) 9
KoC273.15 oF9oC32
5
摄氏温度 热力学温度 华氏温度
5
二、主要气象要素
2．气压 即大气的压强。任一点的气压值等于该地单位面积 上的大气柱重量。 气压总是随高度的增加而降低的。 据实测，近地层高度每升高100米，气压平均降低约 12.4毫巴（1mb=100Pa=1hPa) ，在高层小于此值。 单位：mb（毫巴） 1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg
风速,1m1/s
5、云
云：漂浮在空中的水汽凝结物。 云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，
有几分天空被云遮盖，云量就是几。如：碧空无云，云量 为0；阴天云量为10；云占天空的1/10，云量记为1。 国外，将天空分为8等份。国外云量×1.25=我国云量 云高:云底距地面底高度
低云（2500m以下） 中云（2500-5000m） 高云（5000m以上） 总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。 低云量：低云的云掩盖天空的成数。 云量的记录：观测中以总云量/低云量的形式记录，如10/7。
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二、主要气象要素
3．气湿:空气湿度 反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。
常用的表示方法：
➢ 绝对湿度－1m3湿空气中含有的水汽质量(kg) ➢ 相对湿度－空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对
湿度之百分比
➢ 含湿量(比湿)－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量(kg) ➢ 水汽体积分数－水汽在湿空气中所占的体积分数 ➢ 露点－在一定气压下空气达到饱和状态时的温度。
气 块 ： Ti Ti0dz
环 境 ：TT0 z
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
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2.大气稳定度的判据
定量判断
气 块 ： p i iT i 环 境 ： pT
（单位体积块）加速度a
g(i) i
，将
pi
pRTiRTi
代入上式得：
ag(Ti T) g(Ti 1)
T
T
高 度z zz （ 一 般 均 满 足 绝 热 条 件 ）
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二、气温的垂直变化
2. 干绝热直减率：干空气块(包括未饱和湿空气块)绝热 上升或下降单位高度时，温度降低或升高的数值。
d d d T zi
g Cp
1K
/100m
Cp——干空气的定压比热，1005 J/kg/K g——重力加速度，9.81 m/s2
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3.气温的垂直分布（温度层结）
气温直减率 T T 单位高度气温的变化
§1大气圈结构及气象要素
➢一、大气圈垂
直结构
3
二、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，气象学中统称为～。
▪ 与大气污染关系密切的气象要素主要有： 气温 气压 空气湿度（气湿） 风（风向、风速） 云量 能见度 蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。
4
二、主要气象要素
7
二、主要气象要素
4.风向和风速（wind speed and direction)
➢ 什么是风？空气的流动就形成风。 ➢ 风的形成：风主要由于气压的水平分布不均
匀而引起的，而气压的水平分布不均是由温 度分布不均造成。
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二、主要气象要素
4．风向和风速
水平(horizontal)方向的空气运动称为风（垂直方向
z
Z
温度层结：气温沿垂直高度的分布曲线
T z
> 0 d，
＝d ，
＝0 ， <0 ，
正 常 分 布 层 结 或递减层结 中性层结（绝热直减率） 等温层结 逆温层结
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三、大气稳定度
1.大气稳定度的概念
定义：大气在垂直方向上稳定的程度，即是否容易对流
定性描述：
外力使气块上升或下降 气块去掉外力
－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（m/s或 km/h）
F－风力级（0～12级）
(km/h)
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风玫瑰图
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 10.82m/s的频率约为1％， 风速在3.35～5.41m/s的频 率为3.5%左右。
第3章 大气污染气象学
教学内容 §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
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大气扩散
第3章 大气污染气象学
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…… 气象条件对污物的稀释、扩散作用
污染气象学……
污染物对气象的影 响
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第3章 大气污染气象学
定量： 绝热过程中气温的变化完全是由气压变化引起的
课后 3.3 T ( P ) R C p ( P ) 0 . 2 8 8 － 泊 松 方 程 T 0 P 0 P 0
T0,T——气块升降前后的温度，K P0,P——气块升降前后的压力，hPa R——干空气的气体常数，287.0 J/kg/K Cp——干空气的定压比热，1005 J/kg/K