大氣污染的氣象過程

第三章大氣污染的氣象過程《大氣環(huán)境學(xué)》大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!目錄1大氣邊界層的特征2大氣湍流擴(kuò)散的理論基礎(chǔ)3大氣污染物濃度分布的擴(kuò)散模式4復(fù)雜地形上的大氣污染5城市和區(qū)域大氣污染擴(kuò)散大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!1大氣邊界層特征大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!名詞解釋：湍流切應(yīng)力：湍流切應(yīng)力是與湍流動量輸送相伴隨的表現(xiàn)應(yīng)力，是由湍流強度漲落引起的。以u’，v’，w’分別表示直角坐標(biāo)三個方向的湍流速度，各湍流速度分量乘積的平均值再乘上空氣密度ρ就是對應(yīng)方向的湍流動量通量。

氣壓梯度力：由于氣壓分布不均勻而作用于單位質(zhì)量空氣上的力,其方向由高壓指向低壓。科氏力（地轉(zhuǎn)偏向力）：由于地球自轉(zhuǎn)運動而作用于地球上運動質(zhì)點的偏向力。大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!近地層大氣中溫度隨高度分布規(guī)律受下墊面影響極大大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!壓力變化導(dǎo)致的溫度變化大氣的絕熱過程：大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!大氣穩(wěn)定度定義：大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；

（反映其是否容易對流）定性描述：外力使氣塊上升或下降氣塊去掉外力氣塊減速，有返回趨勢，穩(wěn)定氣塊加速上升或下降，不穩(wěn)定氣塊既不加速也不減速，中性不穩(wěn)定條件下有利于擴(kuò)散大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!位溫干空氣團(tuán)絕熱升高或降低到標(biāo)準(zhǔn)氣壓(1000hPa)處的溫度稱為位溫，用θ表示，單位K。絕熱運動時，位溫只取決于初始狀態(tài)的溫度和壓力，因此有：空氣團(tuán)作絕熱運動，位溫不變。大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!逆溫逆溫不利于擴(kuò)散輻射：1.輻射逆溫：

地面白天加熱，大氣自下而上變暖；

地面夜間變冷，大氣自下而上冷卻

太陽

地球

：短波

地球

大氣層：長波

大氣吸收長波強大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!逆溫2.下沉逆溫（多在高空大氣中，高壓控制區(qū)內(nèi)）很厚的氣層下沉

壓縮變扁

頂部增溫比底部多大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!逆溫5.鋒面逆溫冷、暖氣團(tuán)相遇冷暖間逆溫

暖氣上爬，形成鋒面大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!近地層風(fēng)速廓線模式

大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!大氣邊界層風(fēng)的分布

Ekman螺旋線（北半球下視，地偏力指向運動右方，故順時針；南半球則相反）

高度增高，風(fēng)速增大，方向逐漸接近地轉(zhuǎn)風(fēng)。

大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!1.3大氣湍流1.3.1湍流與雷諾數(shù)大氣湍流的形成和發(fā)展取決于兩種因素：機械湍流——垂直方向風(fēng)速分布不均勻及地面粗糙度熱力湍流——溫度垂直分布不均（不穩(wěn)定）在氣溫垂直分布呈強遞減時，熱力因子起主要作用，在中性層結(jié)情況下，動力因子起主要作用。湍流擴(kuò)散比分子擴(kuò)散快105~106倍。大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!雷諾數(shù)：Re<Re*(1000~2320)——層流Re>Re**(12000~13800)——湍流Re*<Re<Re**——即可以是層流也可以湍流大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!定義查理孫數(shù)（Ri）為：大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!1.3.3低層大氣的湍流特征高頻湍流主要是由動力作用引起的；低頻部分，層結(jié)越不穩(wěn)定，譜密度越大，說明熱力作用只對較大尺度的湍流有影響；不穩(wěn)定層結(jié)下要比穩(wěn)定層結(jié)下，某一頻段所含的總能量大；小湍渦具有各項同性的性質(zhì)。大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!橫向湍強：在中性和不穩(wěn)定層結(jié)下σA與平均風(fēng)速u成正比，但不穩(wěn)定時σA比中性時大3倍左右。穩(wěn)定時，σA隨風(fēng)速加大略有減小，橫向湍強向上減小大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!1.1低層大氣的溫度與大氣穩(wěn)定度大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!一般說來，太陽輻射愈強、云量愈少、風(fēng)速愈小、土壤導(dǎo)熱性愈差則氣溫的垂直變化愈大。大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!干絕熱直減率：干氣團(tuán)絕熱上升或下降單位高度(通常100m)的溫度變化量稱為干絕熱直減率，用γd表示，單位K/100m。如果g＝9.81m/s2,Cp＝1.005J/(kg·K)，則γd＝0.98K/100m,通常取γd＝1K/100m。干空氣或未飽和濕空氣每上升100m，溫度下降1K。濕絕熱直減率大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!氣溫的垂直分布——溫度層結(jié)γd大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!大氣的垂直穩(wěn)定度可用位溫梯度來表示大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!逆溫輻射逆溫的生消過程大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!逆溫3.平流逆溫暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而形成4.湍流逆溫

γ<γd下層湍流混合達(dá)γd上層出現(xiàn)過渡層逆溫大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!1.2風(fēng)的垂直分布平均風(fēng)速隨高度變化中性層結(jié)：對數(shù)律，粗糙度和摩擦速度1.對數(shù)率近地層風(fēng)速廓線模式高度為Z處的風(fēng)速（m/s）摩擦速度卡門常數(shù)高度（m）地面粗糙度地面粗糙度越大，風(fēng)速梯度越小大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!2.指數(shù)率：非中性層結(jié)：指數(shù)律，穩(wěn)定度參數(shù)近地層風(fēng)速廓線模式高度為Z處的平均風(fēng)速（m/s）高度為Z1米處的平均風(fēng)速（m/s）常數(shù)實驗確定大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!近地層風(fēng)速廓線模式

大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!雷諾數(shù)：U——平均流動速度L——流動特征長度v——運動學(xué)粘滯系數(shù)大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!1.3.2查理孫數(shù)大氣湍流運動的強弱取決于平均動能轉(zhuǎn)變?yōu)橥哪艿乃俾室约巴哪芟牡乃俾?。以湍能消耗率和湍能補充率的比值定義一個無因此參量Rf稱為通量查理孫數(shù)：大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!臨界查理孫數(shù)(KMz/KHz)：當(dāng)湍能消耗率大于湍能補充率，即Ri＞KMz/KHz時，湍能將減弱；當(dāng)湍能消耗率小于湍能補充率，即Ri＜KMz/KHz時，湍能將增強；當(dāng)湍能消耗率等于湍能補充率，即Ri=KMz/KHz時，湍流將維持原狀；大氣污染的氣象過程共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!湍強：風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差σ與平均風(fēng)速u之比垂直湍強：中性層結(jié)：垂直風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差σw與平均風(fēng)速成正比，即垂直湍強不隨風(fēng)速而變。粗糙度z0越大，σ