第3章大气污染气象学
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p 湿空气的总压力P， a
第3章大气污染气象学
3、气湿
在工程常将湿空气的含湿量定义为1标准立方米干 空气所包括的水汽质量（kg),其单位为kg水汽/m3N干空
气Biblioteka Baidu
d0
0.80p 4w pd
0.804pw ppw
0.80p 4 pvpv
d0空气的含 kg （ 湿水 量/汽 m ， N 3干 ）空气
（3）大气的热状况：对流层、平流层、中间
层、暖层（热成层）和散逸层
第3章大气污染气象学
第3章大气污染气象学
对流层
1、范围：是大气圈最低的一层。高度随纬度增
加而降低，由于对流程度在热带比在寒带要强烈。 热带16-17km，温带10-12km，两极附近89km。
2、特征：
（1） 是天气变化复杂多变 （2） 气温随高度增加而降低 （3） 空气具有强烈的对流运动 （4）温度和湿度的水平分布不均匀。
第3章大气污染气象学
3、气湿
3.2 相对湿度
空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿 度之百分比。
w 100 p w 100
v
pv
其中 w 空气的绝对湿度， kg / m 3 (湿空气）
v 饱和绝对湿度， kg / m 3 (饱和空气）
p w 水汽的分压， Pa pv 饱和空气的水汽分压， Pa
第3章大气污染气象学
3、气湿
3.3 含湿量
湿空气中1kg干空气所包含的水汽质量（kg）。 气象中也称为比湿
d w 0.622pw 0.622 pw 0622 pv
d
pd
p pw
p pv
d 空气的含湿量k，g（水汽） / k g(干空气）
w 空气的绝对湿度k， g/ m3(湿空气） d 干空气的密度k，g/ m3
2、大气结构的分类
大气的化学成分和物理性质在垂直方向上 有着显著的差异，根据大气在各个高度上不同 的特征可分为若干层次。3种分类方法如下：
第3章大气污染气象学
2、大气结构的分类
（1）按压力特性：气压层和外气压层（散逸层） （2）按分子组成：均质层和非均质层。
均质层：在80-85km（中间层）以下的大气层 中，以湍流扩散为主，大气的主要成分氮和氧 的组成比例几乎不变，称为均质大气层。 非均质层：在均质层以上的大气层中，以分子 扩散为主，气体组成随高度变化而变化。这层 中较轻的气体成分有明显增加。
（2）逆温层。从这以上到平流层顶，气温随高度增高 而增高，到平流层顶达-3 ℃左右，几乎没有空气对流 运动。
臭氧层：在20-25km高度臭氧的浓度达到最大值
第3章大气污染气象学
中间层
1、范围：从平流层顶到85km高度的一层
2、特点：
（1）气温随高度增高而降低，顶部气温达-85 ℃以下 （2）空气具有强烈的对流运动，垂直混合明显。
大气边界层或摩擦层：对流层的下层约1-2km，其中从地面到
100m左右的一层又称近地层，上下气温之差很大，可达1-2k。
自由大气：在大气边界层以上的气流，几乎不受地面摩擦的影
响，称为自由大气。 第3章大气污染气象学
平流层
1、范围：从对流层顶到50-55km高度。 对流层顶：在对流层到平流层间有一厚度为几百米到一 千米的过渡层 2、特点：分为两层，大气污染物停留时间长 （1）同温层：从对流层顶到35-40km左右的一层， 气温几乎不随高度变化，-55℃左右
第3章大气污染气象学
暖层和散逸层
1、暖层范围：从中间层顶到800km 2、特点：
（1）强烈的太阳紫外线和宇宙射线的作用，温度随 高度上升而增高。 （2）空气处于高度电离状态，存在大量的离子和电 子，又称电离层。
1、散逸层范围：暖层以上，大气的外层。 2、特点：气温很高，空气极为稀薄，空气粒子的运
动速度很高，可以摆脱地球引力而散逸到太空中。
第三章 大气污染气象学
第一节 大气圈结构及气象要素 第二节 大气的热力过程 第三节 大气的运动和风
第3章大气污染气象学
第一节 大气圈结构及气象要素
一、大气圈的垂直结构
1、定义：自然地理学将受地心引力而随地球旋 转的大气层，称为大气圈
大气圈和宇宙空间之间很难确切划分，常 把 大 气 圈 的 上 界 定 为 1 2 0 0 - 1 4 0 0 km。 1400km以外，气体非常稀薄，就是宇宙空间 了。
3.4 水汽体积分数
对于理想气体来说，混合气体中某一气体的体积分数等 于其摩尔分数，说以水汽的体积分数可表示为：
yw
pw pd
第3章大气污染气象学
3、气湿
3.5 露点 在一定的气压下，空气达到饱和状态时的温度， 称为空气的露点。
第3章大气污染气象学
二、气 象 要 素
4. 风向和风速： 风：水平方向上的空气运动，风是一个矢量，有大小和方向。 升降气流：垂直方向的空气运动 风向：是指风的来向。可以用方位或角度表示。8或16个方位 风速：是单位时间内空气在水平方向运动的距离。单位m/s或
km/s。 通常气象台所测定的风向、风速都是一定时间2min或10min内
的平均值。
风力：大小来估计风速。根据将风力分为13个等级。风速和风
力等级（F）之间的关系：
u3.02F3(km /h)
第3章大气污染气象学
风向指的是风的来向 风力指的是风的强弱
第3章大气污染气象学
风级和符号 名称 风速（米）* 陆地物象 海面波浪 浪高 （米） 0 无风 0.0-0.2 烟直上 平静 0.0 1 软风 0.3-1.5 烟示风向 微波峰无飞沫 0.1 2 轻风 1.6-3.3 感觉有风 小波峰未破碎 0.2 3 微风 3.4-5.4 旌旗展开 小波峰顶破裂 0.6 4 和风 5.5-7.9 吹起尘土 小浪白沫波峰 1.0 5 劲风 8.0-10.7 小树摇摆 中浪折沫峰群 2.0 6 强风 10.8-13.8 电线有声 大浪到个飞沫 3.0 7 疾风 13.9-17.1 步行困难 破峰白沫成条 4.0 8 大风 17.2-20.7 折毁树枝 浪长高有浪花 5.5 9 烈风 20.8-24.4 小损房屋 浪峰倒卷 7.0 10 狂风 24.5-28.4 拔起树木 海浪翻滚咆哮 9.0 11 暴风 28.5-32.6 损毁普遍 波峰全呈飞沫 11.5 12 飓风 32.7- 摧毁巨大 海浪滔天 14.0
第3章大气污染气象学
3、气湿
3.1 绝对湿度
在1m3 湿空气中含有的水汽质量kg, 称为湿空 气的绝对湿度。由理想状态方程可得：
w
pw RwT
其中w 空气的绝对湿度k，g/ m3(湿空气）
pw 水汽的分压，Pa
Rw 水汽的气体常数R，w 461.4J /(k g.K)
T 空气的温度，K
第3章大气污染气象学
二、气 象 要 素
气象要素：表示大气状态的物理量和物理现象。 主要有气温、气压、气湿、风向、风速、云况、
能见度等。 1、气温：地面气温指距地面1.5m高度在百叶箱中观
测到的空气温度。 2、气压：大气的压强。气象学上常用的单位百帕
（hPa）。与其他气压单位的关系是： 1atm=101325Pa=1013.25hPa=760mmHg 3、气湿：空气的湿度。表示方法：绝对湿度、水汽 压力、相对湿度、饱和气压、露点等。
第3章大气污染气象学
3、气湿
在工程常将湿空气的含湿量定义为1标准立方米干 空气所包括的水汽质量（kg),其单位为kg水汽/m3N干空
气Biblioteka Baidu
d0
0.80p 4w pd
0.804pw ppw
0.80p 4 pvpv
d0空气的含 kg （ 湿水 量/汽 m ， N 3干 ）空气
（3）大气的热状况：对流层、平流层、中间
层、暖层（热成层）和散逸层
第3章大气污染气象学
第3章大气污染气象学
对流层
1、范围：是大气圈最低的一层。高度随纬度增
加而降低，由于对流程度在热带比在寒带要强烈。 热带16-17km，温带10-12km，两极附近89km。
2、特征：
（1） 是天气变化复杂多变 （2） 气温随高度增加而降低 （3） 空气具有强烈的对流运动 （4）温度和湿度的水平分布不均匀。
第3章大气污染气象学
3、气湿
3.2 相对湿度
空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿 度之百分比。
w 100 p w 100
v
pv
其中 w 空气的绝对湿度， kg / m 3 (湿空气）
v 饱和绝对湿度， kg / m 3 (饱和空气）
p w 水汽的分压， Pa pv 饱和空气的水汽分压， Pa
第3章大气污染气象学
3、气湿
3.3 含湿量
湿空气中1kg干空气所包含的水汽质量（kg）。 气象中也称为比湿
d w 0.622pw 0.622 pw 0622 pv
d
pd
p pw
p pv
d 空气的含湿量k，g（水汽） / k g(干空气）
w 空气的绝对湿度k， g/ m3(湿空气） d 干空气的密度k，g/ m3
2、大气结构的分类
大气的化学成分和物理性质在垂直方向上 有着显著的差异，根据大气在各个高度上不同 的特征可分为若干层次。3种分类方法如下：
第3章大气污染气象学
2、大气结构的分类
（1）按压力特性：气压层和外气压层（散逸层） （2）按分子组成：均质层和非均质层。
均质层：在80-85km（中间层）以下的大气层 中，以湍流扩散为主，大气的主要成分氮和氧 的组成比例几乎不变，称为均质大气层。 非均质层：在均质层以上的大气层中，以分子 扩散为主，气体组成随高度变化而变化。这层 中较轻的气体成分有明显增加。
（2）逆温层。从这以上到平流层顶，气温随高度增高 而增高，到平流层顶达-3 ℃左右，几乎没有空气对流 运动。
臭氧层：在20-25km高度臭氧的浓度达到最大值
第3章大气污染气象学
中间层
1、范围：从平流层顶到85km高度的一层
2、特点：
（1）气温随高度增高而降低，顶部气温达-85 ℃以下 （2）空气具有强烈的对流运动，垂直混合明显。
大气边界层或摩擦层：对流层的下层约1-2km，其中从地面到
100m左右的一层又称近地层，上下气温之差很大，可达1-2k。
自由大气：在大气边界层以上的气流，几乎不受地面摩擦的影
响，称为自由大气。 第3章大气污染气象学
平流层
1、范围：从对流层顶到50-55km高度。 对流层顶：在对流层到平流层间有一厚度为几百米到一 千米的过渡层 2、特点：分为两层，大气污染物停留时间长 （1）同温层：从对流层顶到35-40km左右的一层， 气温几乎不随高度变化，-55℃左右
第3章大气污染气象学
暖层和散逸层
1、暖层范围：从中间层顶到800km 2、特点：
（1）强烈的太阳紫外线和宇宙射线的作用，温度随 高度上升而增高。 （2）空气处于高度电离状态，存在大量的离子和电 子，又称电离层。
1、散逸层范围：暖层以上，大气的外层。 2、特点：气温很高，空气极为稀薄，空气粒子的运
动速度很高，可以摆脱地球引力而散逸到太空中。
第三章 大气污染气象学
第一节 大气圈结构及气象要素 第二节 大气的热力过程 第三节 大气的运动和风
第3章大气污染气象学
第一节 大气圈结构及气象要素
一、大气圈的垂直结构
1、定义：自然地理学将受地心引力而随地球旋 转的大气层，称为大气圈
大气圈和宇宙空间之间很难确切划分，常 把 大 气 圈 的 上 界 定 为 1 2 0 0 - 1 4 0 0 km。 1400km以外，气体非常稀薄，就是宇宙空间 了。
3.4 水汽体积分数
对于理想气体来说，混合气体中某一气体的体积分数等 于其摩尔分数，说以水汽的体积分数可表示为：
yw
pw pd
第3章大气污染气象学
3、气湿
3.5 露点 在一定的气压下，空气达到饱和状态时的温度， 称为空气的露点。
第3章大气污染气象学
二、气 象 要 素
4. 风向和风速： 风：水平方向上的空气运动，风是一个矢量，有大小和方向。 升降气流：垂直方向的空气运动 风向：是指风的来向。可以用方位或角度表示。8或16个方位 风速：是单位时间内空气在水平方向运动的距离。单位m/s或
km/s。 通常气象台所测定的风向、风速都是一定时间2min或10min内
的平均值。
风力：大小来估计风速。根据将风力分为13个等级。风速和风
力等级（F）之间的关系：
u3.02F3(km /h)
第3章大气污染气象学
风向指的是风的来向 风力指的是风的强弱
第3章大气污染气象学
风级和符号 名称 风速（米）* 陆地物象 海面波浪 浪高 （米） 0 无风 0.0-0.2 烟直上 平静 0.0 1 软风 0.3-1.5 烟示风向 微波峰无飞沫 0.1 2 轻风 1.6-3.3 感觉有风 小波峰未破碎 0.2 3 微风 3.4-5.4 旌旗展开 小波峰顶破裂 0.6 4 和风 5.5-7.9 吹起尘土 小浪白沫波峰 1.0 5 劲风 8.0-10.7 小树摇摆 中浪折沫峰群 2.0 6 强风 10.8-13.8 电线有声 大浪到个飞沫 3.0 7 疾风 13.9-17.1 步行困难 破峰白沫成条 4.0 8 大风 17.2-20.7 折毁树枝 浪长高有浪花 5.5 9 烈风 20.8-24.4 小损房屋 浪峰倒卷 7.0 10 狂风 24.5-28.4 拔起树木 海浪翻滚咆哮 9.0 11 暴风 28.5-32.6 损毁普遍 波峰全呈飞沫 11.5 12 飓风 32.7- 摧毁巨大 海浪滔天 14.0
第3章大气污染气象学
3、气湿
3.1 绝对湿度
在1m3 湿空气中含有的水汽质量kg, 称为湿空 气的绝对湿度。由理想状态方程可得：
w
pw RwT
其中w 空气的绝对湿度k，g/ m3(湿空气）
pw 水汽的分压，Pa
Rw 水汽的气体常数R，w 461.4J /(k g.K)
T 空气的温度，K
第3章大气污染气象学
二、气 象 要 素
气象要素：表示大气状态的物理量和物理现象。 主要有气温、气压、气湿、风向、风速、云况、
能见度等。 1、气温：地面气温指距地面1.5m高度在百叶箱中观
测到的空气温度。 2、气压：大气的压强。气象学上常用的单位百帕
（hPa）。与其他气压单位的关系是： 1atm=101325Pa=1013.25hPa=760mmHg 3、气湿：空气的湿度。表示方法：绝对湿度、水汽 压力、相对湿度、饱和气压、露点等。