3 大气污染.ppt
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1、第第3 3章章 大气污染气象学大气污染气象学教学内容教学内容1 1大气圈结构及气象要素大气圈结构及气象要素2 2大气的热力过程大气的热力过程3 3大气的运动和风大气的运动和风1 第第3 3章章 大气污染气象学大气污染气象学1 1、教学要求、教学要求要求了解与大气污染相关的气象学基本知识,要求了解与大气污染相关的气象学基本知识,理解和掌握大气圈的结构、主要气象要素、大理解和掌握大气圈的结构、主要气象要素、大气稳定度和逆温的概念。气稳定度和逆温的概念。2 2、教学重点、教学重点掌握大气层结构及大气的热力过程。掌握大气层结构及大气的热力过程。3 3、教学难点、教学难点大气的热力过程、大气稳定度和逆温
2、大气的热力过程、大气稳定度和逆温。建议学时数:2学时 2()()3大气扩散大气扩散大气扩散大气扩散源源受体受体大气扩散大气扩散酸雨越境转移(日本、南朝鲜酸雨越境转移(日本、南朝鲜)大气科学大气科学大气物理、化学大气物理、化学大气气象学大气气象学污染气象学污染气象学气象条件对污物的稀释、扩散作用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对气象的影响第第第第3 3章章章章 大气污染气象学大气污染气象学大气污染气象学大气污染气象学411大气圈结构及气象要素大气圈结构及气象要素大气圈结构及气象要素大气圈结构及气象要素一一、大气圈垂直结构大气圈垂直结构第第第第3 3章章章章 大气污染气象学大
3、气污染气象学大气污染气象学大气污染气象学5高度(km)一、一、大气圈垂直结构大气圈垂直结构每升高每升高100m,气温降低气温降低0.65N2O2ArCO2NeHeKrH2XeO O3 3越往上氧、氦等气体的原子态越多越往上氧、氦等气体的原子态越多紫外线的强烈照紫外线的强烈照射,射,N2和和O2产生产生不同程度的离解不同程度的离解6一、大气圈垂直结构一、大气圈垂直结构一、大气圈垂直结构一、大气圈垂直结构对流层对流层(10km左右)左右)集中了大气质量的集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气,主要天气现象都和全部的水蒸气,主要天气现象都发生在这一层发生在这一层温度随高度的增加而降低,每升高温度随高度
4、的增加而降低,每升高100m平均降温平均降温0.650C强烈对流作用强烈对流作用温度和湿度的水平分布不均温度和湿度的水平分布不均大气边界层对流层下层大气边界层对流层下层12km,地面阻滞和摩擦地面阻滞和摩擦作用明显作用明显自由大气大气边界层以上,地面摩擦可以忽略自由大气大气边界层以上,地面摩擦可以忽略近地层地面上近地层地面上50100m,热量和动量的常通量层热量和动量的常通量层7图图行星边界示意图行星边界示意图 在对流层内,从动力学的观点可把大气层次划分为在对流层内,从动力学的观点可把大气层次划分为在对流层内,从动力学的观点可把大气层次划分为在对流层内,从动力学的观点可把大气层次划分为:自自自
5、自由大气层由大气层由大气层由大气层、边界层、边界层、边界层、边界层(摩擦层摩擦层摩擦层摩擦层)和近地面层和近地面层和近地面层和近地面层8一、大气圈垂直结构一、大气圈垂直结构一、大气圈垂直结构一、大气圈垂直结构平流层平流层(对流层顶(对流层顶5055km)同温层对流层顶同温层对流层顶2535km,气温气温-550C左右左右同温层以上,气温随高度增加而增加同温层以上,气温随高度增加而增加集中了大部分臭氧集中了大部分臭氧没有对流运动,污染物停留时间很长没有对流运动,污染物停留时间很长中间层中间层(平流层顶(平流层顶85km)气温随高度升高而迅速降低气温随高度升高而迅速降低对流运动强烈对流运动强烈9一
6、、大气圈垂直结构一、大气圈垂直结构一、大气圈垂直结构一、大气圈垂直结构暖层暖层(中间层顶(中间层顶800km)气温随高度升高而增高气温随高度升高而增高气体分子高度电离电离层气体分子高度电离电离层散逸层散逸层(暖层以上)(暖层以上)气温很高,空气稀薄气温很高,空气稀薄空气粒子可以摆脱地球引力而散逸空气粒子可以摆脱地球引力而散逸大气压力总是随高度的升高而降低大气压力总是随高度的升高而降低均质大气层均质大气层8085km以下,成分基本不变以下,成分基本不变10二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素气象要素(因子):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
7、称为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:与大气污染关系密切的气象要素主要有:气温气温气压气压空气湿度(气湿)、空气湿度(气湿)、风(风向、风速)风(风向、风速)云量云状云量云状能见度能见度降水降水蒸发、日照时数、蒸发、日照时数、太阳辐射太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。、地面辐射、大气辐射等。11二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素1气温气温表示大气温度高低的物理量表示大气温度高低的物理量。天气预报中:天气预报中:1.5m高、百叶箱内气温。高、百叶箱内气温。12二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象
8、要素2气压气压任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量.气气压压总总是是随随高高度度的的增增加加而而降降低低的的。气气压压随随高高度度递递减减关关系系式式可可用用气气体体静静力力学学方方程程式式描描述述,即即P=-gZ,其其积积分分式式压压高高公公式:式:据据实实测测近近地地层层高高度度每每升升高高100米米,气气压压平平均均降降低低约约12.4毫毫巴巴(1mb=100Pa),在高层小于此值。,在高层小于此值。单位:单位:mb(毫巴)毫巴)大气的压强大气的压强1atm101326Pa1013.26mb=760mmHg静力学方程静力学方程:13二、
9、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素3气湿气湿反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。常常用用的的表表示示方方法法有有:绝绝对对湿湿度度、水水蒸蒸气气压压力力、体体积积百百分分比比、含含湿量、相对湿度、露点等。湿量、相对湿度、露点等。绝对湿度绝对湿度1m1m3 3湿空气中含有的水汽质量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百分比含湿量湿空气中含湿量湿空气中1kg1kg干空气包含的水汽质量干空气包含的水汽质量水汽体积分数水汽在湿
10、空气中所占的体积分数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露点同气压下空气达到饱和状态时的温度14二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素3气湿气湿 15二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素4风向和风速风向和风速水平水平(horizontal)方向的空气运动称为风。方向的空气运动称为风。(垂直方向升降气流)(垂直方向升降气流)风的来向叫风向(风的来向叫风向(16个方位圆周等分)个方位圆周等分)风风速速:单单位位时时间间内内空空气气在在水水平平方方向向上上运运动动距距离离(2或或10min平均)平均)(km
11、/h)F风力级(风力级(012级)级)1617二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素5 5、云、云云:是发生在高空的水汽凝结现象。云:是发生在高空的水汽凝结现象。形形成成的的基基本本条条件件:水水蒸蒸汽汽和和使使水水蒸蒸汽汽达达到到饱饱和和凝凝结结的的环环境境云云量量:指指云云遮遮蔽蔽天天空空的的成成数数。在在我我国国,将将天天空空分分为为1010等等份份,有有几几分分天天空空被被云云遮遮盖盖,云云量量就就是是几几。如如:云云占占天天空空的的1/101/10,云云量量记记为为1 1;在在云云层层中中有有少少量量空空隙隙(空空隙隙总总量量不不到到天天空空的的1/201/
12、20)记记为为1010;当天空无云或云量不到;当天空无云或云量不到1/201/20时,云量为时,云量为0 0。国外,将天空分为国外,将天空分为8 8等份。等份。国国外外云云量量与与我我国国云云量量间间的的关关系系,国国外外云云量量1.25=1.25=我我国国云云量量总云量:指所有云遮蔽天空的成数,不论云的层次和高度。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。低云量:低云的云掩盖天空的成数。云量的记录:一般总云量云量的记录:一般总云量/低云量的形式记录,如低云量的形式记录,如10/710/7。云状:多种多样,云状:多种多样,19321932年国际云学委员
13、会出版的国际云图将云年国际云学委员会出版的国际云图将云状分为四族十属。状分为四族十属。云高:指云底距地面的垂直距离,以米为单位。云高:指云底距地面的垂直距离,以米为单位。测定方法:激光测云仪、弧光测云仪等,目力测定法测定方法:激光测云仪、弧光测云仪等,目力测定法 18云云云云高云(高云(5000m以上)以上)中中云云(2500-5000m)低低云云(2500米米以以下下)19二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素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: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背景中看到或辨认出目标
14、物的最大距离级别(级别(09级,相应距离级,相应距离为为5050000米)米),单位:,单位:m,Km。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。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。大气中的雾、水汽、烟尘等,可使能见度降低。20二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素二、主要气象要素7、太阳高度角 太阳高度角为太阳光线与地平线间的夹角,是影响太阳辐射强弱的最主要的因子之一。ho即太阳高度角,它随时间而变化。8、降水 降水是指大气中降落至地面的液态或固态水的通称。如雨、雪等。降水是清除大气污染物的重要机制之一
15、。2122大气的热力过程大气的热力过程一、太阳、大气和地面的热交换一、太阳、大气和地面的热交换1 1、什么是辐射?、什么是辐射?自自然然界界中中的的一一切切物物体体都都以以电电磁磁波波的的形形式式时时刻刻不不停停的的向向外外传传递递能能量量,这这种种传传递递能能量量的的方方式式称称为为辐辐射射,以以辐辐射射的的方方式式向向四四周周输输送送的的能量称辐射能,有时简称辐射。能量称辐射能,有时简称辐射。2 2、大气对太阳辐射的减弱及影响因素、大气对太阳辐射的减弱及影响因素 (1 1)吸收辐射)吸收辐射;(2 2)散射作用)散射作用;(3 3)反射)反射;(4 4)透过大气层)透过大气层.3 3、大气
16、温度依地面温度的变化关系、大气温度依地面温度的变化关系 地地面面温温度度(土土壤壤温温度度)的的日日变变化化是是周周期期性性的的,具具有有一一最最高高值值和和最最低低值值,在在一一天天里里地地表表温温度度最最高高值值在在1313点点左左右右,最最低低温温度度在在日日出出前后。前后。气温的年变化曲线与地表温度年变化曲线平行,但振幅较小。气温的年变化曲线与地表温度年变化曲线平行,但振幅较小。太阳以紫外线、可见光、红外线的形式辐射热量太阳以紫外线、可见光、红外线的形式辐射热量太阳辐射加热地球表面太阳辐射加热地球表面地面长波辐射加热大气地面长波辐射加热大气近地层大气温度随地表温度变化近地层大气温度随地
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