3-氣象與大氣擴散課件

第三章氣象與大氣擴散

1標題添加點擊此處輸入相關文本內容點擊此處輸入相關文本內容總體概述點擊此處輸入相關文本內容標題添加點擊此處輸入相關文本內容主要內容1第一二章作業(yè)21-3章單元測驗3第三章的學習4預習第4-5章3主要內容:

大氣的垂直結構主要的氣象要素(了解主要氣象要素氣溫、氣壓、濕度、風、云等)；大氣穩(wěn)定度及其分類；大氣污染與氣象(了解風、湍流、大氣穩(wěn)定度、地形、地貌對大氣污染物擴散的影響;煙囪的有效高度概念；主要大氣擴散模式；煙囪高度的設計與廠址選擇.4一、大氣圈垂直結構自然地理學將受地心引力而隨地球旋轉的大氣層稱為大氣圈，具體地，大氣圈指地面到大約1400km高度處的大氣層。5大氣圈垂直結構對流層（～10km左右）集中了大氣質量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.65℃強烈對流作用，大氣污染也主要發(fā)生在這一層，特別是在靠近地面1-2Km的近地層更易造成污染。溫度和濕度等各氣象要素水平分布不均大氣邊界層——對流層下層1～2km，地面阻滯和摩擦作用明顯。近地層——地面以上50~100m，上下氣溫之差可達1~2℃

。自由大氣——大氣邊界層以上，地面摩擦可以忽略6大氣圈垂直結構平流層（對流層頂～50~55km）同溫層——對流層頂?shù)?0km左右，氣溫-55℃左右同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加，亦稱逆溫層。集中了大部分臭氧。沒有對流運動，污染物停留時間很長。大氣很干燥，沒有云、雨等現(xiàn)象，是飛機理想的飛行區(qū)域。中間層（平流層頂～85km）氣溫隨高度升高而迅速降低對流運動強烈，垂直混合明顯。7大氣圈垂直結構暖層（中間層頂～800km）氣溫隨高度升高而增高氣體分子高度電離－電離層。發(fā)電報是靠這層反射回來。散逸層（暖層以上）氣溫很高，空氣稀薄。星際空間內每m3空間有數(shù)十個離子存在?？諝饬Ｗ涌梢詳[脫地球引力而散逸8二.主要氣象要素9二、主要氣象要素氣象要素（因子）：表示大氣狀態(tài)的物理現(xiàn)象和物理量，氣象學中統(tǒng)稱為～。與大氣污染關系密切的氣象要素主要有：

氣溫氣壓空氣濕度（氣濕）、風（風向、風速）

云量云狀

能見度

降水蒸發(fā)、日照時數(shù)、太陽輻射、地面輻射、大氣輻射等。10氣溫氣象上講的氣溫一般是指在離地面1.5m高處的百葉箱中觀測到的空氣溫度。單位一般用攝氏溫度（℃），理論計算時則用絕對溫度（K）來表示。兩者的換算關系是：11氣壓氣壓是指大氣壓強，即單位面積上所承受的大氣柱的質量。單位可用帕斯卡（Pa）、大氣壓（atm）、毫米汞柱（mmHg）及毫米水柱（mmH2O）來表示。在氣象上常用百帕（hPa）、毫巴（mbar）來表示。國際上規(guī)定：溫度為0℃時、在緯度是45的平均海平面上的氣壓為一個標準大氣壓，記作，1atm=1013.25mbar。單位：1Pa=1N/m2，mb—毫巴1mb=100Pa=1hPa1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg12氣濕大氣的濕度簡稱為氣濕，用來表示空氣中水汽的含量。常用的表示方法有絕對濕度、水蒸氣壓、相對濕度、飽和度、比濕（含濕量）和露點等。絕對濕度－1m3濕空氣中含有的水汽質量相對濕度－空氣的絕對濕度與同溫度下飽和空氣的絕對濕度的百分比含濕量－濕空氣中1kg干空氣包含的水汽質量水汽體積分數(shù)－水汽在濕空氣中所占的體積分數(shù)露點－同氣壓下空氣達到飽和狀態(tài)時的溫度13風空氣的流動就形成風。氣象學上把水平方向的空氣運動稱為風，垂直方向的空氣運動則稱為升降氣流。風向是指風的來向。風向可用8個方位或16個方位表示。也可用角度表示。(見下頁圖)風速是指單位時間內空氣在水平方向上移動的距離，單位用m/s或km/h來表示。由于地面對風產生摩擦，起阻礙作用，所以風速會隨高度升高而增加，100m高處的風速，約為1m高處風速的3倍。（指數(shù)分布和對數(shù)分布）F－風力級（0～12級）

1415云云是由漂浮在空氣中的小水滴、小冰晶匯集而成的，可反映大氣的運動狀況。云的狀況可以用云高和云量表示。云高是指云底距地面的高度。根據(jù)云高的不同可分為高云、中云和低云。云的多少用云量表示。云量是指云遮蔽天空的成數(shù)。我國規(guī)定，將天空分為10等分，國外常將天空分為8等分。國外云量×1.25＝我國的云量在氣象學中，云量是用總云量和低云量之比的形式表示的。16云

高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（2500米以下）17能見度:在當時的天氣條件下，視力正常的人能夠從天空背景中看到或辨認出目標物的最大距離級別（0~9級，相應距離為50～50000米）

，單位：m，Km。能見度的大小反應了大氣的混濁現(xiàn)象，反映出大氣中雜質的多少。大氣中的霧、水汽、煙塵等，可使能見度降低。見課本31頁表3-1

18二、主要氣象要素太陽高度角太陽高度角為太陽光線與地平線間的夾角，是影響太陽輻射強弱的最主要的因子之一。ho即太陽高度角，它隨時間而變化。降水降水是指大氣中降落至地面的液態(tài)或固態(tài)水的通稱。如雨、雪等。降水是清除大氣污染物的重要機制之一。19三大氣穩(wěn)定度及其分類氣溫垂直分布高度每變化100m氣溫變化的度數(shù)叫作氣溫的垂直遞減率，簡稱氣溫直減率：℃/100m當氣溫隨著高度的增加而降低時，γ>0；反之,γ<0一般滿足，大氣絕熱過程，系統(tǒng)與周圍環(huán)境無熱交換

空氣塊膨脹（做功）耗內能

T定性空氣塊壓縮（外氣對它做功）T內能（由壓力變化引起）20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）一般滿足，大氣絕熱過程，系統(tǒng)與周圍環(huán)境無熱交換

空氣塊膨脹（做功）耗內能

T定性空氣塊壓縮（外氣對它做功）T內能（由壓力變化引起）21大氣穩(wěn)定度溫度層結氣溫沿高度的分布狀況，可以在坐標圖上用一條曲線表示出來，該曲線稱作氣溫沿高度的分布曲線或溫度層結曲線，簡稱溫度層結。①正常分布層結，或遞減層結：氣溫隨高度的增加而遞減，γ>0；②中性層結：γ＝1℃/100m③等溫層結氣溫隨高度的增加不發(fā)生變化，γ＝0；④逆溫：氣溫隨高度的增加而升高，γ<0

22大氣穩(wěn)定度干絕熱直減率根據(jù)熱力學的原理可以計算出，干空氣在作絕熱上升（或下降）運動時，每升高（或下降）100m，溫度約降低（或升高）1℃或1K?！?100m課本33頁公式3-1223大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度是指在垂直方向上的相對穩(wěn)定程度，即是否易于發(fā)生對流。判別：γ>γd，大氣不穩(wěn)定；γ<γd，大氣穩(wěn)定；γ=γd，大氣呈中性。24由課本P33的推導過程得出的大氣穩(wěn)定度的判斷依據(jù):

大氣穩(wěn)定度的判據(jù)25大氣穩(wěn)定度的分類Pasquill分類的6個級別與具體內容(P34)考試重點內容練習:課本58頁計算題3.126逆溫逆溫是指在大氣邊界層中，由于氣象或地形條件的影響，有時會出現(xiàn)氣溫隨高度的增加而升高的現(xiàn)象，即γ＜0。也叫阻擋層，可造成嚴重污染。根據(jù)逆溫生成的過程，可將逆溫分為輻射逆溫、下沉逆溫、平流逆溫、鋒面逆溫及湍流逆溫等五種。

27四大氣污染與氣象風的影響(P36)思考題?1.風速風向對大氣污染各有什么影響?2.風速廓線的定義及常用的形式有哪些?湍流的影響大氣穩(wěn)定度的影響(接下頁)地形地物的影響

海陸風：白天：海風；夜晚：陸風山谷風:白天：谷風；夜晚：山風城市熱島環(huán)流

28大氣穩(wěn)定度(P38-39)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)）

29五煙囪的有效高度煙氣抬升的原因煙囪的有效高度=?抬升高度的計算霍蘭德公式布里吉斯公式我國國家標準中規(guī)定的公式30六大氣擴散模式31高斯擴散模式高架連續(xù)點源：適用于均一的大氣條件，以及地面開闊平坦的地區(qū)。坐標：32高斯擴散模式基本假設：污染物的濃度在y，z軸上都是正態(tài)高斯分布；在整個的擴散空間中，風速是均勻不變的；污染源的源強是連續(xù)的、均勻的；地表面充分平坦；在擴散過程中污染物的質量是不變的，即煙氣到達地面全部反射，不發(fā)生沉降和化學反應。33高斯擴散模式C－任意點的污染物濃度，mg/m3或g/m3；Q－源強，單位時間內污染物排放量，mg/s或g/s；σy、σz－側向、縱向擴散系數(shù)，污染物在y、z方向分布的標準偏差，是距離x的函數(shù)，m；u－排放口處的平均風速，m/s；H－煙囪的有效高度，簡稱有效源高，m。

34常用大氣擴散模式地面濃度模式（z＝0）

35常用大氣擴散模式地面軸線濃度模式（y＝0，z＝0）

36常用大氣擴散模式地面最大濃度與位置（y＝0，z＝0）

e＝2.71837擴散參數(shù)σy

σz的確定大氣穩(wěn)定度分類：帕斯奎爾分類法A，B，C，D，E，F(xiàn)（極不穩(wěn)定－穩(wěn)定）由地面10m風速，云，太陽輻射等確定P－G曲線，表格（大氣穩(wěn)定度，x值）38污染物擴散濃度估算確定大氣穩(wěn)定級別確定擴散參數(shù)σy

σz有效高度污染物濃度分布最大落地距離和落地濃度計算Hσzxmax，σyCmax39七.廠址選擇與煙囪高度(了解)40大氣擴散與廠址選擇考慮背景濃度考慮氣象條件風、溫度層結考慮地形海陸風、山谷、背風污染等41煙囪高度設計原則既要滿足大氣污染物的稀釋要求，又要考慮節(jié)省投資，最終目的是保證地面濃度不超過《環(huán)境質量標準》。煙囪高度42煙囪高度設計方法1（掌握）按地面最大允許濃度計算43煙囪高度設計方法2