第三章 大气污染气象学分析
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均是由温度分布不均造成。
P4
P4
P3
P3
P2
P2
P1
P1
P4 P3 P2 P1
A
B
A
B
A
B
t1
t2
t1
t2
t1 = t2
t1＞ t2
t1
t2
t1 ＞ t2
a
b
c
风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然界的风是由
于这两种原因综合作用的结果，但只要有温差存在，空气就不
会停止运动。
16
二、主要气象要素
4．风向和风速
➢ 中间层（平流层顶～85km）
➢ 气温随高度升高而迅速降低 ➢ 对流运动强烈
10
一、大气圈垂直结构
➢ 暖层（中间层顶～800km）
➢ 气温随高度升高而增高 ➢ 气体分子高度电离－电离层
➢ 散逸层（暖层以上）
➢ 气温很高，空气稀薄 ➢ 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 均质大气层－80～85km以下，成分基本不变
风速,1m9/s
二、主要气象要素
5、云 云：是发生在高空的水汽凝结现象。 形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境 云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，有 几分天空被云遮盖，云量就是几。如：云占天空的1/10，云量 记为1；在云层中有少量空隙（空隙总量不到天空的1/20）记为 10；当天空无云或云量不到1/20时，云量为0。
oC 5 ( oF 32) 9
K oC 273.15 oF 9 oC 32
5
13
二、主要气象要素
2．气压
任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量.
气压总是随高度的增加而降低的。气压随高度递减关系式可用
气体静力学方程式描述，即ΔP=-ρgΔZ，其积分式—压高公
式：
ln P2
ln P1
行星边界示意图 8
一、大气圈垂直结构
➢ 对流层（～10km左右）
➢ 集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都 发生在这一层
➢ 温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.650C ➢ 强烈对流作用 ➢ 温度和湿度的水平分布不均
大气边界层－对流层下层1～2km，地面阻滞和摩擦 作用明显
➢ 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
➢ 含湿量－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量
➢ 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
15
二、主要气象要素
4.风向和风速（wind speed and direction) ➢ 什么是风？空气的流动就形成风。 ➢ 风的形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不
国外，将天空分为8等份。 国外云量与我国云量间的关系，国外云量×1.25=我国云量 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。 云量的记录：一般总云量/低云量的形式记录，如10/7。
3学时
2
3
大气扩散
大气扩散
源
受体
酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）
大气科学
大气物理、化学……
大气气象学…… 气象条件对污物的稀释、扩散作用
污染气象学…… 污染物对气象的影响
4
第3章 大气污染气象学 §1大气圈结构及气象要素
➢ 一、大气圈垂直结构
5
高度(km) 3000
散逸层
（+）
一、大气圈垂直结构
500 400 热成层 300 200
（+）
100 越往上氧、氦等气体的原子态越多
90 中间层顶
80
电离层
高度（km）
紫外线的强烈照
射，N2和O2产生 不同程度的离解
70 中间层
60
N2
50
（-）
O2
Ar
平流层顶
CO2
40
Ne He
Kr H2
平流层
（+）
30
臭氧 吸收
20
Xe
O3
每升高100m， 气温降低0.65℃
10
对流层顶
对流层
（-）
0
200
250
绝对温度（K）
300 6
一、大气圈垂直结构
大气层的结构。大气 层可以分为对流层（最 贴近地面、密度最大的 一层）、平流层（较高 的、气体组成相同但密 度较小的气层）以及电 离层（由已电离的气体 组成）
Ozone layer
7
在对流层内，从动力学的观点可把大气层划分为 :自由 大气层 、边界层(摩擦层)和近地面层
近地层－地面上50～100m，热量和动量的常通量层
自由大气－大气边界层以上，地面摩擦可以忽略
9
一、大气圈垂直结构
➢ 平流层（对流层顶～50~55km）
➢ 同温层－对流层顶35~40km，气温-550C左右 ➢ 同温层以上，气温随高度增加而增加 ➢ 集中了大部分臭氧 ➢ 没有对流运动，污染物停留时间很长
第3章 大气污染气象学
教学内容 §1大气圈结构及气象要素 §2大气的热力过程 §3大气的运动和风
1
第3章 大气污染气象学
1、教学要求 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 气稳定度和逆温的概念。 2、教学重点 掌握大气层结构及大气的热力过程。 3、教学难点 大气的热力过程、大气稳定度和逆温。
11
二、主要气象要素
▪ 气象要素（因子）： 表示大气状态的物理现象和物理量，气象学中统称为～。
▪ 与大气污染关系密切的气象要素主要有： 气温 气压 空气湿度（气湿）、 风（风向、风速） 云量云状 能见度 降水 蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。
12
二、主要气象要素
1．气温 表示大气温度高低的物理量。 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。
水平(horizontal)方向的空气运动称为风。
（垂直方向－升降气流）
风的来向叫风向（16个方位圆周等分） 风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（2或
10min平均）
u 3.02 F 3
F－风力级（0～12级）
(km/h)
源自文库
17
18
二、主要气象要素
4．风向和风速
风玫瑰图
某地区1988年的风玫瑰 图。同心圆表示风的频率， 例如，吹南风的频率约为 11 ％ ， 其 中 风 速 大 于 10.82m/s的频率约为1％， 风速在3.35～5.41m/s的频 率为3.5左右。
g RTm
Z 2
Z1
据实测近地层高度每升高100米，气压平均降低约12.4毫巴 （1mb=100Pa) ，在高层小于此值。
单位：mb（毫巴） 大气的压强 1atm＝101326Pa＝1013.26mb=760mmHg
静力学方程:
P g
z
14
二、主要气象要素
3．气湿
反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。 常用的表示方法有：绝对湿度、相对湿度、含湿量、水蒸气体 积分数、露点等。 绝对湿度－1m3湿空气中含有的水汽质量
P4
P4
P3
P3
P2
P2
P1
P1
P4 P3 P2 P1
A
B
A
B
A
B
t1
t2
t1
t2
t1 = t2
t1＞ t2
t1
t2
t1 ＞ t2
a
b
c
风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然界的风是由
于这两种原因综合作用的结果，但只要有温差存在，空气就不
会停止运动。
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二、主要气象要素
4．风向和风速
➢ 中间层（平流层顶～85km）
➢ 气温随高度升高而迅速降低 ➢ 对流运动强烈
10
一、大气圈垂直结构
➢ 暖层（中间层顶～800km）
➢ 气温随高度升高而增高 ➢ 气体分子高度电离－电离层
➢ 散逸层（暖层以上）
➢ 气温很高，空气稀薄 ➢ 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 均质大气层－80～85km以下，成分基本不变
风速,1m9/s
二、主要气象要素
5、云 云：是发生在高空的水汽凝结现象。 形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境 云量：指云遮蔽天空的成数。在我国，将天空分为10等份，有 几分天空被云遮盖，云量就是几。如：云占天空的1/10，云量 记为1；在云层中有少量空隙（空隙总量不到天空的1/20）记为 10；当天空无云或云量不到1/20时，云量为0。
oC 5 ( oF 32) 9
K oC 273.15 oF 9 oC 32
5
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二、主要气象要素
2．气压
任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量.
气压总是随高度的增加而降低的。气压随高度递减关系式可用
气体静力学方程式描述，即ΔP=-ρgΔZ，其积分式—压高公
式：
ln P2
ln P1
行星边界示意图 8
一、大气圈垂直结构
➢ 对流层（～10km左右）
➢ 集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都 发生在这一层
➢ 温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.650C ➢ 强烈对流作用 ➢ 温度和湿度的水平分布不均
大气边界层－对流层下层1～2km，地面阻滞和摩擦 作用明显
➢ 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
➢ 含湿量－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量
➢ 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
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二、主要气象要素
4.风向和风速（wind speed and direction) ➢ 什么是风？空气的流动就形成风。 ➢ 风的形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不
国外，将天空分为8等份。 国外云量与我国云量间的关系，国外云量×1.25=我国云量 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。 云量的记录：一般总云量/低云量的形式记录，如10/7。
3学时
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大气扩散
大气扩散
源
受体
酸雨越境转移（日本、南朝鲜……）
大气科学
大气物理、化学……
大气气象学…… 气象条件对污物的稀释、扩散作用
污染气象学…… 污染物对气象的影响
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第3章 大气污染气象学 §1大气圈结构及气象要素
➢ 一、大气圈垂直结构
5
高度(km) 3000
散逸层
（+）
一、大气圈垂直结构
500 400 热成层 300 200
（+）
100 越往上氧、氦等气体的原子态越多
90 中间层顶
80
电离层
高度（km）
紫外线的强烈照
射，N2和O2产生 不同程度的离解
70 中间层
60
N2
50
（-）
O2
Ar
平流层顶
CO2
40
Ne He
Kr H2
平流层
（+）
30
臭氧 吸收
20
Xe
O3
每升高100m， 气温降低0.65℃
10
对流层顶
对流层
（-）
0
200
250
绝对温度（K）
300 6
一、大气圈垂直结构
大气层的结构。大气 层可以分为对流层（最 贴近地面、密度最大的 一层）、平流层（较高 的、气体组成相同但密 度较小的气层）以及电 离层（由已电离的气体 组成）
Ozone layer
7
在对流层内，从动力学的观点可把大气层划分为 :自由 大气层 、边界层(摩擦层)和近地面层
近地层－地面上50～100m，热量和动量的常通量层
自由大气－大气边界层以上，地面摩擦可以忽略
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一、大气圈垂直结构
➢ 平流层（对流层顶～50~55km）
➢ 同温层－对流层顶35~40km，气温-550C左右 ➢ 同温层以上，气温随高度增加而增加 ➢ 集中了大部分臭氧 ➢ 没有对流运动，污染物停留时间很长
第3章 大气污染气象学
教学内容 §1大气圈结构及气象要素 §2大气的热力过程 §3大气的运动和风
1
第3章 大气污染气象学
1、教学要求 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 气稳定度和逆温的概念。 2、教学重点 掌握大气层结构及大气的热力过程。 3、教学难点 大气的热力过程、大气稳定度和逆温。
11
二、主要气象要素
▪ 气象要素（因子）： 表示大气状态的物理现象和物理量，气象学中统称为～。
▪ 与大气污染关系密切的气象要素主要有： 气温 气压 空气湿度（气湿）、 风（风向、风速） 云量云状 能见度 降水 蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。
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二、主要气象要素
1．气温 表示大气温度高低的物理量。 天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。
水平(horizontal)方向的空气运动称为风。
（垂直方向－升降气流）
风的来向叫风向（16个方位圆周等分） 风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（2或
10min平均）
u 3.02 F 3
F－风力级（0～12级）
(km/h)
源自文库
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二、主要气象要素
4．风向和风速
风玫瑰图
某地区1988年的风玫瑰 图。同心圆表示风的频率， 例如，吹南风的频率约为 11 ％ ， 其 中 风 速 大 于 10.82m/s的频率约为1％， 风速在3.35～5.41m/s的频 率为3.5左右。
g RTm
Z 2
Z1
据实测近地层高度每升高100米，气压平均降低约12.4毫巴 （1mb=100Pa) ，在高层小于此值。
单位：mb（毫巴） 大气的压强 1atm＝101326Pa＝1013.26mb=760mmHg
静力学方程:
P g
z
14
二、主要气象要素
3．气湿
反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。 常用的表示方法有：绝对湿度、相对湿度、含湿量、水蒸气体 积分数、露点等。 绝对湿度－1m3湿空气中含有的水汽质量