LOGO大氣污染限制工程第三章大氣污染氣象學主講人：楊毅紅源受體大氣擴散酸雨越境轉移（日本、南朝鮮……）

大氣科學大氣物理、化學……大氣氣象學……污染氣象學……氣象條件對污物的稀釋、擴散作用污染物對氣象的影響

污染物在大氣中的擴散與大氣穩定度有很親密的關系。從污染源排入大氣中的污染物，其輸送遷移、擴散稀釋狀況隨方向、風速、大氣湍流運動、溫度垂直變更及大氣穩定度等氣象因子的變更而千差萬別。污染氣象學探討兩方面的問題：氣象對大氣污染的影響和大氣污染對氣象環境的作用3.1大氣圈結構及氣象要素(略)3.2大氣熱力過程3.3大氣的運動和風了解大氣層結構及主要的氣象要素；駕馭氣溫直減率和干絕熱直減率的定義及大氣穩定度的判別；駕馭煙流形態與大氣穩定度的關系了解引起大氣運動的幾種作用力；理解地方性風場對大氣污染的影響。學時數：2學時內容提要學習要求3.1大氣圈結構及主要氣象要素一、低層大氣的成分：干潔空氣、水汽、氣溶膠粒子二、大氣的垂直結構三、影響大氣污染的主要氣象要素氣象要素（因子）：表示大氣狀態的物理現象和物理量。主要氣象要素：氣溫、氣壓、空氣濕度（氣濕）、風（風向、風速）、云況、能見度、降水、蒸發、日照時數、太陽輻射、地面輻射、大氣輻射等。玫瑰圖表述的是在猶他州西部沙漠里的一個山谷。四周的山是南北向的，由當地地形條件確定的最常見的風是沿峽谷南北向的風。最猛烈的風是沿西北方向吹過來的，而且伴隨著冬天的暴風雪。嘗試讀懂右圖3.2大氣的熱力過程一、太陽輻射與熱交換二、氣溫的垂直變更三、位溫四、大氣穩定度五、逆溫六、煙流形態與大氣穩定度的關系3.2.1太陽輻射與熱交換什么是輻射？自然界中的一切物體都以電磁波的形式時刻不停的向外傳遞能量，這種傳遞能量的方式稱為輻射。以輻射的方式向四周輸送的能量稱輻射能。輻射與波長輻射能的不同，在于電磁波的波長不同，物體放射的波長視物體的溫度而定，物體的溫度增加放射的波長減短，太陽由于溫度很高，它的輻射波長在0.15～4.0μm之間。地球表面平均溫度在15℃，輻射最強是在10μm旁邊，太陽放出主要輻射的波長只有地球放出的波長的1/20，所以我們稱太陽輻射是短波，地球輻射是長波。太陽、大氣和地面之間的熱量交換過程首先是太陽短波輻射加熱了地球表面，然后是地面長波輻射加熱了大氣，因此，近地層大氣溫度隨地表溫度的上升而上升(自下而上地被加熱)；隨著地表溫度的降低而降低(自下而上地被冷卻)。地表溫度的周期性變更引起低層大氣溫度隨之周期性的變更。大氣的保溫作用大氣向下輻射可使地面長波輻射的熱損失削減，有利于地面溫度保持的這種作用。3.2.1太陽輻射與熱交換3.2.2氣溫的垂直變更大氣的絕熱過程大氣的升降運動總是伴有不同形式的能量交換。假如大氣中某一空氣塊作垂直運動時與四周空氣不發生熱量交換，則將這樣的狀態變更過程稱為大氣的絕熱過程。空氣塊膨脹（做功）耗內能T定性空氣塊壓縮（外氣對它做功）得內能T

泊松方程依據熱力學第確定律和志向氣體狀態方程，可以推導出描述大氣熱力過程的微分方程：將上式從氣塊升降前的狀態(T0,P0),積分到氣塊升降后的狀態(T,P),則得泊松方程3.2.2氣溫的垂直變更T′：氣塊溫度；T：環境溫度。實際中，T′與T之差不超過10℃，T′/T≈1。依據計算，得到γd約為0.98℃/100m，近似1℃/100m。濕空氣上升達到飽和狀態并起先凝合的高度稱為凝合高度，在凝合高度以下，其溫度變更同干空氣一樣；在凝合高度以上，溫度變更小于干空氣的變更值，飽和空氣每上升（或下降）單位距離空氣的溫度變更，稱為濕絕熱遞減率γm，約為0.5℃/100m。上節內容回顧大氣中溫度層結分為、、和四種類型。對流層中，氣溫隨著高度的增加而降低，每上升100m平均氣溫下降（）0.65℃B.1.89℃C.5.81℃D.0.098℃人類活動排放的污染物絕大多數聚集以及大氣污染主要發生在（）對流層B.平流層C.中間層D.熱層飽和空氣絕熱下降時，假設其中沒有水滴或冰晶，下降時變為未飽和的空氣，則每下降100m，溫度上升。參考答案：正常分布層結、中性層結、等溫層結、逆溫層結；a；A；1℃3.2.3位溫干空氣作絕熱升降運動時，雖然溫度Ti是變更的，但其位溫θ卻是不變的。所以θ比Ti更能代表氣塊的熱力學狀態。3.2.4大氣穩定度大氣穩定度的判別氣塊法說明。假設起始溫度相同，課堂鞏固練習P863-7用測得的地面氣和順確定高度處的氣溫數據，按平均溫度梯度對大氣穩定度進行分類。定義溫度隨高度的增加而增加，此時dT/dZ>0。跟我們探討污染有關的因素：逆溫層的消逝時間；逆溫層底的高度；逆溫層的厚度；逆溫的強度（溫度隨高度的變更狀況）。逆溫的最緊急狀況是逆溫層正好處于煙囪排放口。3.2.5逆溫輻射逆溫由于地面猛烈輻射冷卻而形成的逆溫，稱為輻射逆溫。圖中a是下午時遞減溫度層結；輻射逆溫起先于日落(圖b)，隨著夜深，地面消逝的熱量越多，逆溫漸漸向上擴展，黎明時達最強(圖c)。日出后，太陽輻射漸漸加強，地面很快增溫，逆溫便自下而上漸漸消逝(圖d)，大約上午十點左右，逆溫層完全消逝。湍流逆溫鋒面逆溫在對流層中的冷空氣團與暖空氣團相遇時，暖空氣因其密度小就會爬升到冷空氣上面去，形成一個傾斜的過渡區，稱為鋒面。在鋒面上，假如冷暖空氣的溫差很大，即可形成鋒面逆溫。3.2.6煙流形態與大氣穩定度的關系3.3大氣的運動和風（一）風對大氣污染物擴散和輸送的影響（二）湍流（三）地方性風場3.3.1風對大氣污染物擴散和輸送的影響引起大氣運動的作用力風向和風速3.3.2湍流3.3.3地方性風場海陸風山谷風城市熱島環流本章結束，感謝參與。作業：（1）由大氣穩定度的影響，常見的五種典型煙云形式___、___、___、___和___。（2）影響煙氣擴散的氣象條件主要有___、___、___、___和___。（3）在日出后的早晨，煙流的擴散類型是（）；在日落后的傍晚，煙流的擴散類型是（）；簡潔造成極其嚴峻地面污染的煙流的擴散類型是（）。A.漫煙型B.錐形C.扇形D.爬升型（4）下列關于氣象條件對煙氣擴散影響的描述，正確的是（）A.風速越大，地面污染物濃度就越小B.風速越大，地面污染物濃度也就越大C.無風時簡潔發生嚴峻的地面污染D.空氣受污染的程度與風無任何關系作業（5）哪一種類型屬于逆溫層（）。A.γ>0