大气污染物的迁移刘娟

➢ 当r〉rd时，气团离开原来位置上升到某一高度时 ，由于r〉rd，所以气团内降温（速率为rd）要比 气团外降温（速率为r）幅度小，相同起始温度 情况下，气团内温度会比气团外温度高，所以气 团有继续移动离开趋势。
➢ Γ = Γd时，气层对气团既不加速也不减速，气 团被推在某Leabharlann Baidu高度时保持不动，大气处于中性平
•雾像一顶盖子，不利于迁移，加剧空气污染状况。
降水的影响
• 各种形式的降水，特别是降雨，能有效地吸收、淋洗空气中
的各种污染物，减轻大气污染程度。
•地理地势对污染物迁移的影响
•（一）地形地物的影响 •（二）局地环流的影响
海陆风的影响 山谷风的影响 城郊风的影响
•
• 地形地势对大气污染
物的迁移和浓度分布有重 要影响。地形地势千差万 别，但对大气物迁移扩散 的影响其本质上都是通过 改变局部地区气象条件来 实现的。
•原因
•空气的运动
•水平运动——风
•垂直运动——对流
•动力源：温度差异
•温度层结与大气污染物的迁移 •（一）气温递减与温度层结 •（二）大气稳定度 •（三）逆温
•（一）气温递减与温度层结
温度层结:大气垂直方向上的温度分布，称为大气温 度层结。
•
•气块的绝热过程和干绝热递减率
•气团运动的绝热过程： •Ø 空气移动,高压区→低压，膨胀降温，压缩升温 。 •Ø 当气团在水平方向运动, 非绝热过程。 •Ø 当气团作垂直升降运动时，近似为绝热过程。
•Ø 当污染源排放的污染刚进入大气环境 的时候，可视为一个绝热过程。
•膨胀降温
•冷气 团
•暖气 团
•压缩升温
大气温度层结有四种类型：
•近地层实际大气情况非常复杂，各种气象条件均可影响到 气温的垂直分布，因此实际大气与标准大气的气温垂直分 布有很大不同。
Γ＞0，气温随高度递减，称正常分布层结或递减层结；一 般出现在晴朗的白天，风速不大时；
大气污染物的迁移刘娟
大气中污染物的迁移
迁移的定义 温度层结与大气污染物的迁移 风和湍流对大气污染物迁移的影响 干、湿沉降对大气污染物迁移的影响 其它气象因素对大气污染物迁移的影响 地理地势对大气污染物迁移的影响
大气中污染物的迁移
•迁移
•污染物由于空气的运动而使其传输和分散的过程。
•（一）地形地物的影响
• 地貌（地面自然物和建筑物）影响风速和风向，故 影响污染物的扩散。 ➢山谷盆地，地形屏障影响，静风、小风比重大，不利 于大气污染物的扩散。 ➢ 城市中的高层建筑物，在局部地区产生涡流，不利 于大气污染的扩散。
•（二）局地环流的影响 海陆风的影响
• 由于陆地和海洋的热力差异而引起。发生在海陆交界地界， 以小时为周期的一种大气局地环流。造成污染物在海陆之间反复 运移，影响扩散 。
•热力湍流（乱流）：也称对流，起因于地表面温度与地表面 附近的温度不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的 冷空气下降，从而形成垂直运动。
•湍流是大气污染物扩散的主要原因。
湍流对污染物扩散的影响
•小 结
•风 •湍流
•风可使污染物向下风向扩散，湍流可使污 染物向各方向扩散。
•风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度就 越快，污染物浓度就越低。
•风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释最直接最本质的因素 。
•干湿沉降对污染物迁移的影响
•其它气象因素对污染物迁移的影响
天气形势的影响
•天气形势是指大范围气压分布的状况。
•
•天 •气 •形 •势
•高压控制 •低压控制
雾的影响
•小风速、稳定 •层结（逆温）
•风速较大、 •大气不稳定、
•伴有降水
•不利于迁移 •有利于迁移
➢气团下沉过程中，绝热压缩，顶部下降距离大，增温多，底部下降 距离相对小，增温少，因此形成顶部温度高，底部温度低的气团。
➢ 因为h>h’,所以H>H’。
逆温对大气污染物扩散的影响
逆温层对空气的垂直对流运动的发展是巨大的 障碍，如同盖子，对污染物的扩散起阻挡作用 ，故称它为阻挡层。阻挡层的存在严重阻碍了 地面带有污染物的气团的上升运动，使大气污 染物停滞在接近地面的大气层中，加剧大气污 染的程度。
山谷风：谷风
•白天：谷风 •谷风
山谷风：山风
•夜晚：山风 •山风
城郊风的影响
• 由城市温度差引起的局地风。 • 由于城市温度经常比郊区高，气压比郊区低，所形成的一种从 周围郊区吹向城市的局地风。又称城市热岛环流。
城郊风
•冷空气
•郊区
•热 •岛 •效 •应
•城市
•城郊风
•冷空气
•郊区
动。
•输送作用---污染物向下风向输送，风向影响着污染物的迁 移方向。 •稀释作用---风速大小决定着污染物的迁移和稀释的速度， 影响着污染物的输送距离
•风向玫瑰图
•风向频率---某方向的风占全年各风向总和的百分率。
•（二）气流扩散
•湍流的影响
•湍流-----大气的无规则运动 。
•动力湍流（乱流）：也称湍流，起因于有规律水平运动的气流 遇到起伏不平的地形扰动所产生，它们主要取决于风速梯度和 地面粗糙等。
Γ = 0，气温基本不随高度变化，称等温层结; 一般出现在 多云天或阴天，风速较大时；
Γ＜0,气温随高度增加，称逆温层结；一般出现在少云无 风的夜晚；
•（二）大气稳定度
• 污染物在大气中的迁移与大气稳定度有密切的关系，大气 稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度。
大气稳定度的含义
• 在垂直方向大气的稳定程度，表达大气在垂直方向上对流 运动强弱； • 大气稳定度与近地层大气垂直方向的温度分布有关。
海风
•海风
•海 洋
•陆 地
•白天 •表面温度低 •表面温度高
•陆 风 •海陆风
陆风
•海 洋
•陆 地
•陆风
•夜晚 •表面温度高 •表面温度低
•海 风 •海陆风
山谷风的影响
•山谷风对污染物输送有明显的影响。吹山风时排放的污染物向外 流出，若不久转为谷风，被污染的空气又被带回谷内。特别是山谷 风交替时，风向不稳，时进时出，反复循环，使空气中污染物浓度 不断增加，造成山谷中污染加重。
大气稳定度的判据
•假如一空气块由于某种原因受到外力的作用，产生了上升或下降 运动，但外力去除后，气团继续运动的趋势存在三种可能情况：
➢ 当r<rd时，气团离开原来位置上升到某一高度时 ，由于r<rd，所以气团内降温（速率为rd）要比 气团外降温（速率为r）幅度大，相同起始温度 情况下，气团内温度会比气团外温度低，所以气 团有回归趋势。
衡状态。
•r<rd稳定
r>rd不稳定
•（三）逆 温
逆温：r＜0 , 即气温随高度增加而增加的现象称为逆 温。 逆温层：出现逆温的大气层称为逆温层。
逆温高度与逆温强度：逆温层的下限称为逆温高度， 上下限的温度差，称逆温强度。
2种常见典型逆温的形成
•1、辐射逆温（最常见地面逆温）
晴朗无云，无风夜晚，没有云层阻挡，由于强烈的有效长波辐射，使地面和 近地层大气辐射出大量的热量，温度过度降低，上层空气降温较慢而形成上 暖下冷的逆温现象（地面冷）。一般日出后，太阳辐射使地面增温，逆温就 逐渐自下而上消失了。
•辐射逆温特点
•2、下沉逆温
•下沉气流绝热增 温而形成的逆温 。
•有利天气条件是：极地冷高压 或副热带高压控制下的晴好天 气，高压中心附近有持久而强 盛的下沉运动。
➢下沉逆温多出现在离地面1000米以上的高空，厚度可达数百米。当 某气层产生下沉运动时，因气压逐渐增大以及由于气层向水平方向扩 散，使气层厚度减小。
•小结
•决定
•温度层结
•大气稳定度
•Γ > Γd，大气不稳定， •利于迁移
•Γ =Γd，大气中性稳定， •介于二者之间
•影响
•乱流强度 •污染物迁移
•Γ ﹤ Γd，大气稳定， •不利于迁移
•Γ ﹤ 0，逆温， •大气非常稳定， •十分不利于迁移
•造成 •严重污染
•风和湍流的影响
•（一）风的影响 •风-----空气的水平运
当空气团（污染气团）受到对流冲击力的作用时， 产生了向上或向下的运动。
空气团在大气中的升降过程可看做绝热过程。
•气温垂直递减率和干绝热递减率
•高温暖气团倾向于从地表移动到低压 的高处，气团绝热膨胀并降温。若没 有水汽凝结，冷却速率为0.98℃/100m ，称为温度的干绝热递减率（rd）。
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•Ø 然而，一般气团中都含有水蒸气，冷 凝放潜热，得到温度的垂直递减率（r）, 冷却速率为0.65℃/100m。