影响大气污染物扩散的热力因素
热力因子主要是指大气的温度层结和大气稳定度。
温度层结是指崔埤球表面上方大气的温度随髙度变化的情况,即在垂直方向上的气温 布。气温购垂直分布抉定着大气的稳定度,而大气稳定程度又影响着湍流的强度,因而温度 -层结与大气污染程度有着紧密的关系。
2,2.2.1大气边界层的温度场
为了推述气温垂直分布的特点,经常运用气温垂直递减率这个概念。气温(T)随高度 (Z)的升高而低的快慢用每上升单位高度(100m)的降低值即气温垂直递减率y = —dT/dZ 表不。
通常气温垂直递减率y平均为0.65°c/100m,气温随高度的升高而降低时y>o,气温 温度度的并高而增加时y<0,气温随高度的升高不变时r=0
空气与外界无热量交换,但由于外界压力的变化使其被压缩或向外膨胀时所引起的温度 变化称为气温的绝热变化。在绝热过程中.,空气内能的变化是由外力对空气做功,或空气以
胀的形式反抗外力做功的结果,当空气上升时,由于周围气压的降低,使空气膨胀而降 温。相反,空气下降时,由于气压的增加,使空气被压缩而增温。
干空气绝热上升单位距离时的温度降低值,称为干空气的绝热垂直递减率,简称干绝热 直减率,通常以表示。T;为干空气团的温度,据计算,其值约为1°C/
100m,也就是说,干空气在绝热上升中,每上升100m,温度约降低1°C空气污染的危害。相反,在绝热下 降时,每下降100m,温度约升高1°0必须注意:ydy (气温垂直递减率)是截然不同 的。是干空气在绝热升降过程中本身的变温率,它近似为常数。而y表示周围大气的温 度随高度的分布状况,它可以有不同的数值,既可大于7d,也可以等于或小于
饱和湿空气绝热上升单位距离时的温度降低值,称为湿空气温度的绝热垂直递减率,简 称湿绝热直减率,通常以ym表示。未饱和湿空气的绝热垂直递减率与干绝热垂直递减率相 同。但是,当它绝热上升到使湿空气达到饱和后,水汽就要发生凝结并释放出潜热。反之, 饱和的湿空气绝热下降,水汽凝结物就要蒸发而消耗热量,因此,湿绝热直减率总比干绝热 直减率要小,而且也是一个变化的数值,通常在0.40.7°C/100m之间。
2. 2. 2. 2大气稳定度
大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度,即大气是否易于发生对流。它与气温垂 直递减率y和干绝热递减率yd密切相关。
任何物体都具有三种不同的状态稳萣平衡、不稳定乎If和中性平衡。取大气中某一高 度上的一团空气,假如它受到了某种外力的作用产生了向上或向下的运动,那么就会出现上 述三种状态。如果它移动以后逐渐减速,并有返回原来髙度的趋势,这时的大气是稳定的; 如果它一离开原位就加速地向前运动,这时大气是不稳定的;如果将它推到某一高度以后, 它既不加速也不减速,这时的大气是处于中性平衡状态。当一团空气在大气中上升时,它受 到周围大气的压力逐渐减小,它的体积随之发生膨胀根据热力学原理,气体膨胀会降低它 的温度。对于干燥空气来说,如果没有外界热量输入的话,它每上升loom温度就会下降约 rc,而不论其所处的高度是多少。由于空气的热传导作M很弱,当空气团上升时实际发生 的膨胀过程近似于绝热膨胀。
因此,大气是否稳定,通常用周围空气的垂直递减率y与上升空气块的绝热直减率 (7d)对比来判断,对于干空气和饱和湿空气而言,当y<yd时,大气是稳定的;当y>yd 时,大气是不稳定的;当y=yd时,大气处于中性平衡状态。
饱和湿空气与干空气类似,当y<ym时,大气是稳定的;当y>ym时,大气是不稳定 的;当y=ym时,大气处于中性平衡状态。
大气稳定度分为ABCDEF六个级别,分别代表极不稳定、不稳定、弱不稳 定、中性、弱稳定和稳定