空气污染气象学第一章-复习课.课件.ppt

1、l第一章第一章 总复习总复习l空气污染问题空气污染问题l空气污染气象学简介空气污染气象学简介l影响空气污染物散布的主要因子影响空气污染物散布的主要因子第一节第一节 l 基本概念基本概念l 空气污染气象学、空气污染、空气空气污染气象学、空气污染、空气污染物、大气环境容量、一次污染物、污染物、大气环境容量、一次污染物、二次污染物、二次污染物、TSPTSP、PM2.5PM2.5l 空气污染物种类空气污染物种类l 浓度两种表示方法浓度两种表示方法 l 污染源的分类污染源的分类l 大气污染的防治大气污染的防治第一节第一节 l 干洁空气的组成成分干洁空气的组成成分:l 干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固

2、体微粒以外的整个混合气体，简称干空气。它的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，其容积含量占全部干洁空气的99.99以上。其余还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等。干洁空气的各种成分的比例基本上是不发生变化的。l 低层大气的成分：低层大气的成分：干洁空气、水汽、气溶干洁空气、水汽、气溶胶粒子胶粒子第二节第二节l 空气污染气象学的主要研究内容空气污染气象学的主要研究内容l 空气污染气象学的研究方法空气污染气象学的研究方法 现场观测试验 数学模式 （ 经验统计模型、高斯扩散模型；随机游动模型；数值模式） 室内流体物理模拟第三节l基本概念基本概念l气象要素、大气边界层、风、风向频气象要素、大气边界层、风、风

3、向频率、污染系数、湍流、大气温度、气率、污染系数、湍流、大气温度、气温垂直递减率温垂直递减率r、干绝热垂直递减率、干绝热垂直递减率d、大气稳定度、温度层结、逆温、大气稳定度、温度层结、逆温、辐射、云、天气形势、雾、下垫面辐射、云、天气形势、雾、下垫面第三节大气层的垂直结构大气边界层结构大气边界层结构对污染物的影响湍流与扩散的关系气温层结稳定度判断；不同温度层结下的烟流形状辐射、云与空气污染物散布天气形势与污染物的扩散下垫面条件如何影响污染物的扩散一. 空气污染扩散 污染物从污染源排放到大气中的扩散过程及其危害程度，主要决定于气象因素，此外还与污染物的特征和排放特性，以及排放区的地形地貌状况有关

4、。 空气污染物的危害程度，归根结底于污染物浓度和作用时间 。一. 空气污染扩散1.大气垂直结构2. 大气湍流3. 大气稳定度和污染4. 影响大气污染的其他因素大气边界层风辐射与云天气形势下垫面条件大 气 圈 构 造 示 意 图热 层 （ 电 离 层 ）2 4 0温 度 （ K )高度（km）5 04 03 02 01 00对 流 层1 6 02 0 0平 流 层9 01 0 08 07 06 0中 间 层平 流 层 顶A r 、 C ON 、 O 、 H O2 8 022223 2 0( N H ) S ON 、 O 、 O对 流 层 顶242243N O O e+N 、 O 、 O 、 N

5、O中 间 层 顶2222+N 、 O 、 O 、 O22+一、地球大气圈的结构1.大气湍流湍流的概念：是一种不规则运动。除在水平方向运动外，还会由上、下、左、右方向的乱运动。 湍流是湍流是1883年雷诺年雷诺(Reynolds)在实验中发现的。其实验装在实验中发现的。其实验装置如图所示置如图所示是一种不规则运动 大气湍流大气湍流l 热力湍流：主要由于大气的铅直稳定度而引起，大气的铅直稳定度是由于气温的垂直分布决定的。l 机械湍流：有动力因子产生，由于大气垂直方向上的风速梯度不同和地面粗糙度不同而产生。l湍流能否发生及其强渡大小主要决定于风速小、地面起伏状况和近地面大气的热状况。大气湍流 湍流是

6、由各种大小不同的湍流是由各种大小不同的“湍涡湍涡”组成的，组成的，它比分子尺度大得多，因而湍流扩散产生的它比分子尺度大得多，因而湍流扩散产生的输送和混合能力比分子扩散引起的输送和混输送和混合能力比分子扩散引起的输送和混合能力大几个量级。合能力大几个量级。 大气中的湍流扩散包括大气中的湍流扩散包括小尺度、中尺度和小尺度、中尺度和大尺度大尺度的扩散过程。的扩散过程。湍涡尺度对烟团的影响湍涡尺度对烟团的影响l 湍涡尺寸小于烟团尺寸时，湍涡尺寸小于烟团尺寸时，烟团边缘融合、扩大。烟团边缘融合、扩大。l 湍涡尺寸大过烟团较多时，湍涡尺寸大过烟团较多时，烟团被湍流裹携烟团被湍流裹携l 湍涡尺寸与烟团基本相

7、当，湍涡尺寸与烟团基本相当，烟团撕裂，迅速扩散烟团撕裂，迅速扩散2、大气稳定度的判断、大气稳定度的判断l表中，表中， 为气温垂直递减率，为气温垂直递减率， 为干绝热为干绝热递减率递减率l大气稳定，湍流不活跃；大气不稳定，大气稳定，湍流不活跃；大气不稳定，湍流运动强烈湍流运动强烈d Z d d d Z = d 中性 t d 大气环境的各种状态： （平均状态） =d = 1/100m （干绝热状态） = 0 （等温状态） d （超绝热状态） t H dZdTl 温度层结类型l 递减层结：温度随高度的增加而降低（Z t ），正常分布l 中性层结：温度梯度等于或近似于1/100m，称。l 逆温层结：温

8、度随高度增加而升高（Z t ）l 等温层结：温度不随高度变化（Z t =）l 逆温：辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、湍流逆温、锋面逆温。波浪形屋脊形熏烟形圆锥形扇形 平展型 漫烟型 波浪型 熏烟型 扇型 锥型 爬升型 屋脊型 大气稳定度对烟流扩散有很大的影响，不同稳定度导致从烟囱排出的烟羽形状不同。下面是与稳定度有关的五种典型烟流，。3、影响大气污染的其它因素、影响大气污染的其它因素l风风l辐射与云辐射与云l天气形势天气形势l下垫面条件下垫面条件u 风：风： 决定污染物在大气中扩散稀释最直接最本质的原因是风和湍流，风速越大、湍流越强， 风和湍流 污染物扩散速度越快，污染物浓度越低。u风：风： 污

9、染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度。 P越大，某下风向污染越严重。该风向的平均风速风向频率污染系数各风向的总次数某风向出现次数风向频率P%100 l 辐射与云 一般来说：晴天白天，特别是夏季中午，太阳辐射最强，温度层结递减，处于极不稳定状态；夜间，黎明前逆温最强，日出与日落前后为转换期，均接近中性层结。 云对辐射起屏障作用，既阻挡白天的太阳辐射，又阻挡夜间地面向上的辐射。总效果：减小气温随高度的变化。太阳、大气和地面辐射太阳、大气和地面辐射【太阳】 太阳表面温度达6000K,不断向外辐射能量。太阳辐射线主要有：紫外线、可见光和红外线，波长在0.154m之间的射线辐射能占全部太

10、阳能量的99以上。【地球】 地球表面可以按自身温度向外辐射。地球辐射以低温长波辐射为主，波长集中在3120m之间。 大部分太阳辐射被地球表面的大气层吸收、大部分太阳辐射被地球表面的大气层吸收、散射和反射散射和反射 。 大气还能吸收地面长波辐射。其中水汽、大气还能吸收地面长波辐射。其中水汽、二氧化碳等吸收长波辐射能力较强，水滴、臭二氧化碳等吸收长波辐射能力较强，水滴、臭氧和颗粒物也能选择吸收一些长波辐射。氧和颗粒物也能选择吸收一些长波辐射。最终最终约有约有7590的地面长波辐射被大气吸收。的地面长波辐射被大气吸收。 大气吸收太阳辐射和地面辐射的同时，也大气吸收太阳辐射和地面辐射的同时，也能向上或

11、向下辐射。大气向下辐射称为能向上或向下辐射。大气向下辐射称为逆辐射逆辐射，以以长波辐射长波辐射为主，这是地面的主要加热方式。为主，这是地面的主要加热方式。【大气【大气】云的表征：云量、云高及云状。 云量云量cloud amount ：指云遮蔽天空的成数。 云量的记录：一般以总云量/低云量的形式记录，如10/7。 云高云高：指云底距地面的垂直距离，以米为单位。 云状：云状：云的外形特征。包括云的尺度, 在空间的分布情况、形状、结构, 以及它的灰度和透光程度。u 天气形势的影响 天气形势指大范围气压分布状况。一定的天气现象和气象状况都与相应的天气形势联系起来。 一般，低压气旋控制区：空气有上升运动

12、，云量较多，通常风速较大。有利于污染扩散。 强高压反气旋控制区：天气晴朗，风速较小 。不利于污染物的扩散。 另外，降水对大气污染有净化作用，降水越强，降水时间越长，降水后大气污染物浓度越低，保持低浓度的时间越长。 雾：是在近地面气层非常稳定的条件下产生的，此种条件下，污染物不易扩散，以造成地面空气污染。能见度 正常视力的人，在天空背景下能看到或辨认出的目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离（m或km）。 级别（09级，相应距离为5050000米） l下垫面条件 地形，建筑物等都会影响污染物的扩散。 地形：简单地形、复杂地形地方性风场 1海陆风 地方性风场 2山谷风 地方性风场 3城市热岛环流 作业： 以空气污染、气象因子为主题以空气污染、气象因子为主题写一篇小论写一篇小论 字数：30007000论文格式：摘要，关键词，参考文献时间：两周发送：(以小组为单位，打包，六人一组，每组的第一人负责收齐打包）