大气知识3--大气污染气象学

大气污染物的传输与扩散，与污染源本身特性、气象条件、地面特征、周围地区建筑物分布等因素密切相关，特别是气象条件。

一、大气圈结构及气象要素

（一）大气圈

自然地理学将受地心引力而随地球旋转的大气层称为大气圈。分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层等五层。

1.对流层：大气圈最低的一层，厚度随纬度增加而降低。主要特征：

（1）对流层薄，却集中整个大气质量的3/4和几乎全部水蒸气，主要大气现象都发生在这一层，天气变化最复杂、对人类活动影响最大。

（2）大气温度随高度增加而降低。

（3）空气可以发生强烈的对流运动。

（4）温度、湿度的水平分布不均匀，常发生空气水平运转。

对流层的下层，厚度约1-2km，气流受地面阻滞和摩擦的影响很大，称为大气边界层（摩擦层）。地面到50-100m左右的一层称近地层，近地层以上的气流受地面摩擦的影响越来越小。

2.平流层：对流层顶到50-55km高度的一层。平流层集中了大气中大部分臭氧，形成的臭氧层吸收太阳紫外线。该层几乎没有大气对流运动，极少出现雨雪天气，进入盖层的大气污染物停留时间很长。

3.中间层：平流层顶到85km高度的一层。气温随高度升高而迅速降低。

4.热层：中间层顶到800km高度的一层。在强烈紫外线和宇宙射线下，出现气温随高度升高而增高的现象。热层气体分子被高度电离，存在大量的离子和电子，又称电离层。

5.散逸层：热层以上的大气层。作为大气的外层，气温很高，空气极稀薄，空气粒子运动速度很高，可以摆脱地球引力而散逸到太空。

（二）气象要素

气象要素：气温、气压、气湿、风向、风速、云况、能见度、太阳高度角、降水等。

1.气温：一般是指距地面高度1.5m处的百叶箱中观测到的空气温度。

2.气压：指大气的压力。

3.气湿：空气的湿度简称气湿，表示空气中水汽含量的多少。

4.风向、风速：水平方向的空气运动称为风。垂直方向的空气运动称为升降气流。风是一个矢量，具有大小和方向。风向是指风的来向。风速是指单位时间内空气在水平方向运动的距离。

5.云况：云是漂浮在空中的水汽凝结物。云主要关心的是云高、云量。云高是指云底距地面的高度，分为高云、中云、低云。云量是指云遮蔽天空的成数。

6.能见度：指视力正常的人在当时的天气条件下，能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大水平距离。

7.太阳高度角：指太阳光线与地平线间的夹角，影响着太阳辐射强弱，进而影响着大气光化学反应速率。

8.降水：指大气中降落至地面的液态或固态水的通称，如雨、雪、雹等。降水对大气污染物起到消除作用，称为大气污染物的湿沉降。

二、大气的热力过程

（一）大气稳定度

是指在垂直方向上大气稳定的程度，即是否易于发生对流。污染物在大气中的扩散与大气稳定度密切相关。

（二）逆温

是具有逆温层的大气层是强稳定的大气层。逆温层像一个盖子，阻碍空气的垂直运动，也叫阻挡层。污染的空气不能穿过逆温层，而在其下积聚或扩散，所以可能造成严重污染。空气污染事件多发生在有逆温层和静风条件下。

三、大气的运动和风

大气运动受气压梯度力、重力、地转偏向力、惯性离心力和摩擦力共同作用，构成了不同形式的大气运动和风。其中，气压梯度力（水平方向上的水平气压梯度力）是引起大气运动的直接动力。

1.海陆风：海风和陆风的总称。

在白天，由于太阳辐射，陆地升温比海洋快，使低空大气由海洋流向陆地，形成海风，高空大气从陆地流向海洋，形成反海风。

在夜晚，有效辐射发生变化，陆地比海洋降温快，在海陆之间产生了与白天相反的温度差、气压差，使低空大气从陆地流向海洋，形成陆风，高空大气从海洋流向陆地，形成反陆风。

2.山谷风：山风和谷风的总称。由山坡和谷地受热不均产生的，发生在山区，24小时为周期。

在白天，太阳先照到山坡上，使山坡上的大气比谷地上同高度的大气温度高，形成由山谷吹向山坡的风，称为谷风。

在夜间，山坡和山顶比谷地冷却得快，使山坡和山顶的冷空气顺山坡下滑到谷底，形成了山风。

3.城市热岛环流：由城乡温度差引起的局地风。主要原因：（1）城市人口密集、工业集中，能耗水平高；（2）城市覆盖物对太阳辐射吸收率大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气冷却变缓；（3）城市上空笼罩一层烟雾和二氧化碳，使地面有效辐射减弱。

由于上述原因，城市温度比乡村高，气压比乡村低，形成一种从周围农村吹向城市的特殊风。因此，若城市周围有较多排放大气污染物的工厂，在夜间污染物就会向市中心输送，造成城市严重空气污染，特别是城市上空有逆温存在时。

四、人类活动对气候及天气的影响

1.温室效应：指大气中自然含有的一些微量气体（二氧化碳等）可有效吸收来自地球表面、大气及云等释放的长坡辐射而获得热量，从而维持地球表面到对流层中较暖的温度。本质上，增强温室效应与大气污染在较大程度上同根同源，大部分来自化石燃料燃烧。大气污染控制与减缓气候变化在行动上应是一致的，节能减排是应对气候变化和治理大气污染所要求的共同任务。

2.气溶胶的气候效应：气溶胶是指在气体中悬浮的固体或液体微粒，分为天然源（沙尘、海盐、火山灰等）、人为源（硫酸盐、黑炭、烟尘、粉尘等）。气溶胶通过直接效应（气溶胶吸收或散射大气辐射，减少到达地面的辐射量，从而改变地球-大气系统辐射平衡）、间接效应（气溶胶作为云凝结核或冰核，改变云的微物理和光学特征以及云的生存时间，进而改变地球的气候）影响气候。

说明:内容主要来源《大气污染控制工程》