第二章气象条件对空气污染的影响.ppt

第二章气象条件对空气污染的影响
第二章气象条件对空气污染的影响
大气边界层及其特征
风和湍流
气温与大气稳定度
辐射与云
天气形势
下垫面条件
大气边界层及其特征
大气边界层的基本概念
大气边界层(Atmospheric boundary layer, ABL/ary boundary layer, PBL):对流层最底层,从地面至高度约为1~,它响应地面作用的时间尺度为1小时或更短。
边界层气体的运动形式
平均风速:造成快速水平输送和平流的直接原因。
波动:夜间长能观测到,主要输送动量和能量,输送少量的热量、湿度、污染物等标量。
湍流:出现的频次非常高是边界层最显著的特征。
湍流输送
(1)湍流的定义
自然界中的流体运动存在着两种完全不同的运动状态。
层流(laminar flow):平顺、光滑、清晰,没有掺混现象。
湍流(turbulence):杂乱无章、看上去毫无规则。
(1)湍流的定义
湍流(turbulence):叠加在平均风速上的阵风,是由不规则的湍涡(eddy)组成。
不同湍涡的相对强度构成湍流谱
(2)湍流产生的原因:
热力因素
地面受太阳加热使表面空气变暖,成热泡上升,热泡就是大湍涡。
机械因素
地面对气流的摩擦曳力,使气流演变成湍流。
水平和垂直风切变。
(3)湍流产生的能量来源及传递
湍流的能量传递
湍流级串
Big whorls have little whorls,
Which feed on their velocity;
And little whorls have lesser whorls,
And so on to viscosity
大涡用动能哺育小涡,
小涡照此把儿女养活。
能量沿代代旋涡传递,
但终于耗散在粘滞里。
L. F. 理查逊(1922):
大涡旋套小涡旋,
速度有增;
小涡旋套微涡旋,
粘滞乃生。
污染物在大气中的扩散取决于湍流的发展
(4)湍流特征
不规则性和随机性
扩散性
大雷诺数性质
涡旋运动
耗散性
混沌特性
连续性
流动属性
记忆特性
间歇性
猝发与拟序结构
(5)湍流的数学描述
1200
1300
1400
5
10
地方时
风速(m/s)
平均风速:6m/s,
风速波动在1m/s
午后实测风速轨迹
平均风速:,

平均风速:5m/s,

平均值
方差、标准差