空气污染气象学第一章 复习课.
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一 、 地 球 大 气 圈 的 结 构
80 70
高度（km）
60 50 40 30 20
平流层
对流层顶 10 0 160 对流层 200 N 2 、O 2 、H 2 O Ar、CO 2 240 温度（K) 280 320
大气圈构造示意图
1.大气湍流 ①湍流的概念：是一种不规则运动。除在水平方向
第一章
总复习
空气污染问题
wenku.baidu.com
空气污染气象学简介
影响空气污染物散布的主要因子
第一节
基本概念 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、 二次污染物、TSP、PM2.5
空气污染物种类 浓度两种表示方法 污染源的分类 大气污染的防治
第一节
干洁空气的组成成分:
干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体微粒 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。
低层大气的成分：干洁空气、水汽、气溶
胶粒子
第二节
湍流越强， 风和湍流 污染物扩散速度
越快，污染物浓度越低。
风： 污染系数表示风向、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。
某风向出现次数 风向频率 100 % 各风向的总次数 风向频率 污染系数 P 该风向的平均风速
辐射与云 ① 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。 ② 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。
运动外，还会由上、下、左、右方向的乱运动。
湍流是1883年雷诺(Reynolds)在实验中发现的。其实验装 置如图所示
是一种不规则运动
②大气湍流 ①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。
②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。
湍涡尺寸小于烟团尺寸时， 烟团边缘融合、扩大。 湍涡尺寸大过烟团较多时， 烟团被湍流裹携
湍涡尺寸与烟团基本相当， 烟团撕裂，迅速扩散
2、大气稳定度的判断
d 为干绝热 表中， 为气温垂直递减率， 递减率 大气稳定，湍流不活跃；大气不稳定， 湍流运动强烈
Z
γ < γd
Z
γ > γd
大部分太阳辐射被地球表面的大气层吸收、 散射和反射 。 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 氧和颗粒物也能选择吸收一些长波辐射。最终 约有75％～90％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 能向上或向下辐射。大气向下辐射称为逆辐射， 以长波辐射为主，这是地面的主要加热方式。
波浪形 圆锥形 扇形
熏烟形
屋脊形
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，。
平展型 扇型
漫烟型 熏烟型
波浪型
锥型
爬升型 屋脊型
3、影响大气污染的其它因素
风 辐射与云 天气形势 下垫面条件
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、
空气污染气象学的主要研究内容 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
基本概念
气象要素、大气边界层、风、风向频 率、污染系数、湍流、大气温度、气 温垂直递减率r、干绝热垂直递减率 γd、大气稳定度、温度层结、逆温、 辐射、云、天气形势、雾、下垫面
γd
γ γ
γd
稳定
t
Z
γ = γd
不稳定 不稳定
t
γ
γd
中性
t
大气环境的各种状态：
① dT
H ① ②
dZ
④ ③
⑤
t
（平均状态） ② γ=γd = 1℃/100m （干绝热状态） ③ γ = 0 （等温状态） ④ γ < 0 （逆温状态） ⑤ γ > γd （超绝热状态）
温度层结类型 ①递减层结：温度随高度的增加而降低 （Z↗ t↘），正常分布 ②中性层结：温度梯度等于或近似于 1℃/100m，称。 ③逆温层结：温度随高度增加而升高（Z↗ t↗） ④等温层结：温度不随高度变化（Z↗ t =） 逆温：辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、湍 流逆温、锋面逆温。
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。 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 。
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。
③大气湍流 湍流是由各种大小不同的“湍涡”组成的， 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 合能力大几个量级。 大气中的湍流扩散包括小尺度、中尺度和 大尺度的扩散过程。
湍涡尺度对烟团的影响
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
100 90
N 2 、O2 、O + 、O 热层（电离层） NO+ O2 e 中间层顶 N 2 、O2 、O2 、NO + 中间层 平流层顶 N 2 、O 2 、O 3 (NH 4 ) 2 SO 4
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0.15～4μm之间的射线辐射能占 全部太阳能量的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3～ 120μm之间。
【大气】
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一 、 地 球 大 气 圈 的 结 构
80 70
高度（km）
60 50 40 30 20
平流层
对流层顶 10 0 160 对流层 200 N 2 、O 2 、H 2 O Ar、CO 2 240 温度（K) 280 320
大气圈构造示意图
1.大气湍流 ①湍流的概念：是一种不规则运动。除在水平方向
第一章
总复习
空气污染问题
wenku.baidu.com
空气污染气象学简介
影响空气污染物散布的主要因子
第一节
基本概念 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、 二次污染物、TSP、PM2.5
空气污染物种类 浓度两种表示方法 污染源的分类 大气污染的防治
第一节
干洁空气的组成成分:
干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体微粒 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。
低层大气的成分：干洁空气、水汽、气溶
胶粒子
第二节
湍流越强， 风和湍流 污染物扩散速度
越快，污染物浓度越低。
风： 污染系数表示风向、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。
某风向出现次数 风向频率 100 % 各风向的总次数 风向频率 污染系数 P 该风向的平均风速
辐射与云 ① 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。 ② 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。
运动外，还会由上、下、左、右方向的乱运动。
湍流是1883年雷诺(Reynolds)在实验中发现的。其实验装 置如图所示
是一种不规则运动
②大气湍流 ①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。
②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。
湍涡尺寸小于烟团尺寸时， 烟团边缘融合、扩大。 湍涡尺寸大过烟团较多时， 烟团被湍流裹携
湍涡尺寸与烟团基本相当， 烟团撕裂，迅速扩散
2、大气稳定度的判断
d 为干绝热 表中， 为气温垂直递减率， 递减率 大气稳定，湍流不活跃；大气不稳定， 湍流运动强烈
Z
γ < γd
Z
γ > γd
大部分太阳辐射被地球表面的大气层吸收、 散射和反射 。 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 氧和颗粒物也能选择吸收一些长波辐射。最终 约有75％～90％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 能向上或向下辐射。大气向下辐射称为逆辐射， 以长波辐射为主，这是地面的主要加热方式。
波浪形 圆锥形 扇形
熏烟形
屋脊形
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，。
平展型 扇型
漫烟型 熏烟型
波浪型
锥型
爬升型 屋脊型
3、影响大气污染的其它因素
风 辐射与云 天气形势 下垫面条件
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、
空气污染气象学的主要研究内容 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
基本概念
气象要素、大气边界层、风、风向频 率、污染系数、湍流、大气温度、气 温垂直递减率r、干绝热垂直递减率 γd、大气稳定度、温度层结、逆温、 辐射、云、天气形势、雾、下垫面
γd
γ γ
γd
稳定
t
Z
γ = γd
不稳定 不稳定
t
γ
γd
中性
t
大气环境的各种状态：
① dT
H ① ②
dZ
④ ③
⑤
t
（平均状态） ② γ=γd = 1℃/100m （干绝热状态） ③ γ = 0 （等温状态） ④ γ < 0 （逆温状态） ⑤ γ > γd （超绝热状态）
温度层结类型 ①递减层结：温度随高度的增加而降低 （Z↗ t↘），正常分布 ②中性层结：温度梯度等于或近似于 1℃/100m，称。 ③逆温层结：温度随高度增加而升高（Z↗ t↗） ④等温层结：温度不随高度变化（Z↗ t =） 逆温：辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、湍 流逆温、锋面逆温。
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。 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 。
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。
③大气湍流 湍流是由各种大小不同的“湍涡”组成的， 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 合能力大几个量级。 大气中的湍流扩散包括小尺度、中尺度和 大尺度的扩散过程。
湍涡尺度对烟团的影响
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
100 90
N 2 、O2 、O + 、O 热层（电离层） NO+ O2 e 中间层顶 N 2 、O2 、O2 、NO + 中间层 平流层顶 N 2 、O 2 、O 3 (NH 4 ) 2 SO 4
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0.15～4μm之间的射线辐射能占 全部太阳能量的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3～ 120μm之间。
【大气】