大气环境学－空气污染气象学基本知识.ppt

大气稳定度的概念 考虑一个气层，在这个气层中随意取一个气团。 假定： 1、外界对这个气团发生垂直作用的过程中，气团与外界是绝热的， 2、气团内的压力与气团外的压力保持动态平衡。 当外界作用停止后气团有三种可能运动趋势： 1、有回到原来位置的倾向；——稳定 2、既无远离平衡位置也无返回原地的倾向——中性 3、有继续移动的趋势。——不稳定 超绝热 次绝热 大气稳定度的定义 与上述例子相似，大气稳定度也可分为： （1）稳定：当气块受到铅直方向的扰动后，如果气块具有返回原位置的加速度，则这时的大气是稳定的。 2）不稳定 ：当气块受到铅直方向的扰动后，如果气块具有远离原位置的加速度，则这时的大气是不稳定的。 （3）中性：当气块受到铅直方向的扰动后，如果气块自身产生的加速度为0，则这时的大气处于中性稳定状态。 大气稳定度的判定方法 气块在受到扰动后上升z高度后自身产生的加速度取决于气块受到的合力。 气块受到的合力为浮力与重力之差： F= mg-m’g =(?－?’) V g 合力产生的加速度： 用状态方程代入： m克质量的气体： 其中：?是分子量，R*=8310 (J/K·kmol)为普适气体常数 空气的状态方程 单位质量的气体： 令： 即为比气体常数 并取： 则方程可写为： 即： 代入方程：（并考虑准静力条件） 准静力条件 绝热过程中气温、气压都是指大气中气块本身的特性，但是对于气压而言，一般情况P≠P环，若过程进行的十分缓慢，可使外界气压变化与系统内部气压变化充分平衡，每一瞬间外部气压与内部气压看成是相等的，即P=P环，这个条件称为准静力条件。 讨论的大多数过程我们认为满足准静力条件，即P=P′。 大气稳定度的判定方法 得： 由此可见空气的稳定度取决于气块与周围空气的温度差 ： 应用——干空气 应用——干空气 应用——饱和湿空气 稳定度的综合判定方法 综合干空气和未饱和湿空气的判定方法，可归纳如下： 以上判定方法可用如下的数轴表示： 湿中性 条件性不稳定 干中性 绝对稳定 绝对不稳定 干稳定 湿不稳定 稳定度对污染物扩散的影响 单一典型特征 组合 横向、铅垂向绝对值 横向、铅垂向比值 风速与稳定度（均匀、5m/s） 稳定度与对流运动的关系 稳定度、对流运动、水汽的关系 利用常规气象资料确定大气稳定度分类A、B、C、D、E、F 中华人民共和国环境保护行业标准 《环境影响评价技术导则 —— 大气环境》，（HJ/T2.2—93） 国家环境保护局发布 1993.9.18 《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T 3840-1991） A类：强不稳定 B类： 不稳定 C类：弱不稳定 D类： 中 性 E类：较稳 定 E类： 稳 定 大气稳定度分类 太阳高度角 某地到太阳的射线与水平面的夹角（≤90度）为太阳高度角，其计算式为： 注意：通常计算机上的结果是弧度！ 太阳高度角为太阳光线与地平线间的夹角，是影响太阳辐射强弱的最主要的因子之一。ho即太阳高度角，它随时间、地点而变化。 太阳高度角计算公式 太阳高度角计算参数 式中： h0——太阳高度角，度； φ——当地地理纬度，度； λ——当地地理经度，度； t——进行观测时的北京时间 （0 、1、2、……24）； σ——太阳倾角，度。 太阳倾角（太阳赤纬） 在地球绕地轴自转的同时，地球还围绕太阳公转，由于地轴与地球围绕太阳公转的平面地夹角不是90度（约66.5度），因此在地球公转的不同时刻（位置），太阳直射地球的纬度不同，这个纬度值就是当时的太阳倾角。 太阳倾角（太阳赤纬） 由某日的太阳倾角和某地的地理纬度可确定该日该地正午时太阳最大高度角。 其计算式： 太阳辐射等级根据太阳高度角、云量人为地将太阳辐射分为6个等级，并以太阳辐射等级数表示。 大气稳定度分类 当使用常规气象资料时，大气稳定度等级可采用修订的帕斯奎尔（Pasquill）稳定度分级法，分为强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定、稳定六类，分别以A、B、C、D、E、F表示，稳定度等级可由太阳辐射等级和地面风速按下表查得。 大气稳定度分类查算表 大气稳定度与扩散参数的关系 大气扩散参数（σy、σz）（横向、铅垂向大气扩散参数）（还有顺风向大气扩散参数σx ）又称浓度分布标准差，是由于σy和σz愈大，表示烟流扩散得愈快、烟流中的浓度愈低而得名，它们具有以下性质： （1）随着扩散距离x增大，σy和σz增大，也就是说扩散参数是离源距离的函数。 （2）随着大气层稳定度改变，σy和σz亦不同，大气层结愈不稳定，湍流交换愈强烈