第3章 大气污染的气象过程汇总

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P
逆温
逆温不利于扩散
太阳
辐射：地球
地球 ：短波 大气吸收长波强
大气层：长波
1. 辐射逆温： 地面白天加热，大气自下而上变暖；地面夜
间变冷，大气自下而上冷却
晴朗平静的夜晚，地面因辐射而失去热量，近地气层冷却强烈，较 高气层冷却较慢，形成从地面开始向上气温递增，称为辐射逆温。随着夜 深地面失热愈多，逆温层愈厚，日出后，地面增热，逆温逐渐消失。辐射 逆温在大陆上常年均可出现，以冬季最强、夏季较弱。山谷和盆地因冷空 气沿斜坡流入，常使辐射逆温加强。云顶因夜间辐射冷却，也可形成空中 辐射逆温层。
第一节 大气边界层的特征
行星边界层（摩擦层）：地面以上1 ~2km 近地面层：50~100m 自由大气层：1~2 km 以上对流层大气 对流层顶：平流层和对流层之间
低层大气的温度与大气稳定度
近地层温度梯度比自由大气要大得多，越接近地面，垂直梯度越大 太阳辐射越强、云量越少、风速越小、土壤导热性越差，气温垂直变化越大
反气旋是指中心气压比四周气压高的水平空气涡 旋，是高压区。在北半球为顺时针旋转。有温带反气 旋、副热带反气旋、极地反气旋、冷高压、暖高压之 分。蒙古－西伯利亚冷高压造成我国冬季的寒潮。副 热带高压造成梅雨和伏旱。
热带气旋
热带气旋造成的 洪水灾害
热带气旋造成的破坏
热带气旋的 卫星云图
热带气旋造成的破坏（英国伦敦）
绝热：气压变化超过气团与周围热交换，不考虑热交换影响 干绝热：在绝热过程中，气块内水汽始终没有达到饱和，没
有相变
大气温度层结：气温的垂直递减率
干绝热递减率：
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dTi dz
T
z
湿绝热递减率：γm
γm < γd
显热：物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收 或放出的热量，称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可 用温度计测量出来。
人类活动对气候的影响有，二氧化碳等增加造成
的“温室效应”，大气中尘埃增加造成的“阳伞效 应”，海洋油污染造成的“沙漠化效应”，城市发展 造成的“热岛效应”，建造水库造成的“湖泊效应” 等。
火山灰进入大气层引起全球气温下降——“阳伞效应”。（菲律 宾皮纳图博火山，1991年喷发时的火山灰高达40 km。）
大气环境学
天气是指瞬时或一段时间风、云、降水、温度、 湿度、气压等气象要素的综合状况。也可以指阴晴冷 暖雨雪风霜等现象。天气的空间尺度从几百米到几千 千米，时间尺度从几分钟到几十天。
天气系统是指引起天气变化的大气运动单元，如 气团、气旋、锋等。
气团是指温度、湿度等性质比较均匀稳定的巨大 空气块。气团有７种类型。气团温度高于下垫面温度 的称为暖气团，反之称为冷气团。我国冬季大部分地 区受蒙古－西伯利亚冷气团控制，夏季长城以南多暖 气团，二者相遇导致初夏江淮降水和盛夏北方降水。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
逆温
2.下沉逆温 （多在高空大气中，高压控制区 内）
很厚的气层下沉 压缩变扁 顶部增温比底部多
逆温
3.平流逆温
暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成
4.锋面逆温
烟流型与大气稳定度的关系
波浪型（不稳） 锥型（中性or弱稳） 扇型（逆温） 爬升型（下稳，上不
稳） 漫烟型（上逆、下不
稳）
风的垂直分布
定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易对 流
定性描述：
外力使气块上升或下降 气块去掉外力
气块减速，有返回趋势，稳定 气块加速上升或下降，不稳定 气块停在外力去掉处，中性
不稳定条件下有利于扩散
位温
位温:各高度均把压力换算为1000mb(10kPa)时的温度（绝热）
T (1000) RCp T (1000)0.288
埃克曼层（上部摩擦层）： 气压梯度力、柯氏力、湍 流应力三力平衡。
自由大气：湍流粘性应力 可忽略
自由大气中风的垂直分布（了解）
假设平均气流为水平运动的情况下，可看作不存在
上升或下沉气流；再假设水平均匀，略去水平平流 项，则运动方程的水平分量为以下形式
u f v 1 p (u ' w ')
潜热：相变潜热的简称,指单位质量的物质在等温等压情况下,从一个相变化到另 一个相吸收或放出的热量。这是物体在固、液、气三相之间以及不同的固相 之间相互转变时具有的特点之一。固、液之间的潜热称为熔解热(或凝固热), 液、气之间的称为汽化热(或凝结热),而固、气之间的称为升华热(或凝华热）
大气稳定度
1.大气稳定度的概念
锋是指冷、暖气团之间的过渡区。分为冷锋、暖 锋、静止锋等。锋面常降水。江淮地区初夏梅雨天气 与静止锋有关。
气旋是指中心气压低于四周气压的水平空气涡旋， 是低压区。在北半球为逆时针旋转。有温带气旋和热 带气旋之分。热带气旋中心附近平均最大风力小于８ 级者为热带低压，８～９级者为热带风暴，10～11级 者为强热带风暴，12级以上者为台风。国外把热带气 旋称为飓风。
t
x z
v f u 1 p (v ' w ')
t
y z
第一次假设：假设水平均匀，当地表不均一，例如海陆，城郊等等，则 该假设不成立
考虑正压大气，边界层内的气压梯度力不随高度变化， 可以用边界层以上自由大气中的地转风分量代替：
1
p x
fvg
1
p y
fug
则运动方程可以写为：
u t
f
(v vg )
z
(u ' w')
v
t f (u ug ) z (v ' w')
大气中的力：气压梯度力、科氏力、湍流应力、分 子应力
自由大气：气压梯度力与科氏力平衡，地转风
摩擦上层：湍流切应力与气压梯度力和科氏力具有 相同量级
近地层：湍流切应力为最重要的力，湍流切应力可 以近似看成不随高度改变，动量和热量的垂直湍 流通量在近地层中保持常值，因此也称常通量层。
主要的作用力
近地层：湍流粘性应力
热带气旋造成的破坏（澳大利亚）
气候是一个地区一段时间天气的统计特征，或者 是气候系统的统计特征。气候系统包括大气圈、水圈、 岩石圈、冰雪圈和生物圈中有关成分和过程。气候的 空间尺度从几千米到几千千米，时间尺度从几个月到 几万年。30 年是描述气候的标准时段。
气候变化 全球气候近3000年以来变冷，近200 年以来变暖。气候变化的原因有地球自转和公转的变 化、造山运动和火山爆发、人类活动等。