大氣污染控制工程課程(Air Pollution Control Engineering)第三章大氣污染氣象學(xué)02課

第二節(jié)大氣的熱力過(guò)程太陽(yáng)、大氣和地面的熱交換太陽(yáng)以紫外線、可見(jiàn)光、紅外線的形式輻射熱量太陽(yáng)輻射加熱地球表面地面長(zhǎng)波輻射加熱大氣近地層大氣溫度隨地表溫度變化氣溫的垂直變化氣溫直減率

（大氣）干空氣絕熱繪制溫度遞減率－

干絕熱直減率

（空氣團(tuán)）一般滿足，大氣絕熱過(guò)程，系統(tǒng)與周圍環(huán)境無(wú)熱交換

空氣塊膨脹（做功）耗內(nèi)能T定性空氣塊壓縮（外氣對(duì)它做功）T內(nèi)能（由壓力變化引起）氣溫直減率定量：熱力學(xué)第一定律

（第一定律＋狀態(tài)方程）

其中

氣溫直減率氣塊：環(huán)境：

（大氣）（氣塊）

（高度）對(duì)氣團(tuán)：

流體準(zhǔn)靜力學(xué)條件：，由

代入上式可得：氣溫直減率代入上式得：－泊松方程（空氣

）由定義：（）位溫:各高度均把壓力換算為1000mb時(shí)的溫度（絕熱）實(shí)際中，TiT相差<10K，則氣溫的垂直分布（溫度層結(jié)）

氣溫的垂直分布－溫度層結(jié)

>0，正常分布層結(jié)

＝，

中性層結(jié)（絕熱直減率）

＝0，

等溫層結(jié)<0，逆溫層結(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，有返回趨勢(shì)，穩(wěn)定氣塊加速上升或下降，不穩(wěn)定氣塊停在外力去掉處，中性不穩(wěn)定條件下有利于擴(kuò)散大氣穩(wěn)定度及其判據(jù)定量判斷

氣塊：

環(huán)境：（單位體積塊）加速度，將代入上式得：氣塊：

環(huán)境：高度

（一般均滿足絕熱條件）大氣穩(wěn)定度及其判據(jù)則有判據(jù)：

混合層>0,a>0不穩(wěn)定<0,a<0穩(wěn)定

中性層

＝0，a=0中性

穩(wěn)定層<0，a<0逆溫，非常穩(wěn)定

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(yáng)

地球

：短波

地球

大氣層：長(zhǎng)波

大氣吸收長(zhǎng)波強(qiáng)逆溫輻射逆溫的生消過(guò)程逆溫2.下沉逆溫（多在高空大氣中，高壓控制壓內(nèi)）很厚的氣層下沉

壓縮變扁

頂部增溫比底部多逆溫3.平流逆溫暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而形成4.湍流逆溫下層湍流混合達(dá)上層出現(xiàn)過(guò)度逆溫

逆溫5.鋒面逆溫冷、暖氣團(tuán)相遇冷暖間逆溫

暖氣上爬，形成鋒面煙流型與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系

波浪型（不穩(wěn)）錐型（中性or弱穩(wěn)）扇型（逆溫）爬升型（下穩(wěn)，上不穩(wěn)）漫煙型（上逆、下不穩(wěn)）

第三節(jié)大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng)引起大氣運(yùn)動(dòng)的作用力

直接作用力

重力水平氣壓梯度力（垂直上與重力基本平衡）間接作用力地轉(zhuǎn)偏向力（相對(duì)運(yùn)動(dòng)：方向改變）慣性偏向力（大氣曲線運(yùn)動(dòng)：很小）摩擦力（近地1～2km內(nèi)明顯）

大氣邊界層中風(fēng)隨高度變化

Ekman螺旋線（北半球下視，地偏力指向運(yùn)動(dòng)右方，故順時(shí)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)。

近地層風(fēng)速廓線模式

平均風(fēng)速