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大气稳定度又称为大气层结稳定度(贺德馨,2006)。大气层结指的是大气温度和湿度在垂直方向上的分布#xff0c;对大气中污染物的扩散起着重要的作用。在静止大气中#xff0c;假定气团受到垂直方向的扰动后#xff0c;有一个向上的微小位移#xff0c;如果大气层… 大气稳定度
大气稳定度又称为大气层结稳定度(贺德馨,2006)。大气层结指的是大气温度和湿度在垂直方向上的分布对大气中污染物的扩散起着重要的作用。在静止大气中假定气团受到垂直方向的扰动后有一个向上的微小位移如果大气层结使其具有返回初始平衡位置的趋势则称这种大气层结是稳定的如气团受扰动后大气层结使其具有远离初始平衡位置的趋势则称这种大气层结是不稳定的如气团扰动后大气层结既不能使其远离又不能使其返回初始平衡位置则称这种大气层结是中性的。
大气稳定度可采用比较受扰气团与周围空气温度方法来判别。定义空气温度递减率为 气团的绝热递减率为 式中是恒压下空气的比热容是重力加速度。
当气团做绝热垂直运动时如则大气是稳定的如则大气是不稳定的如则大气是中性的如图1.2所示。 上述判别准则是在假设气团在垂直方向的运动过程绝热且气团周围的空气是静止的条件下得到的。而实际情况下气团的垂直运动过程是非绝热的另外气团周围空气也会伴随气团的垂直运动而运动。
我们通常采用帕斯圭尔Pasquill稳定度分类法Pasquill1974。根据地面风速和太阳辐射的大小将大气稳定度划分为A极不稳定、B不稳定、C弱不稳定、D中性、E弱稳定、F稳定等级别如表1.1所示当风速越大或云量越多时在白天和夜间都是中性的当风速越小或云量越小时在白天大气是不稳定的在夜间大气是稳定的而在中间有个过渡时间大气是中性的。在大气边界层内空气的垂直运动和大气湍流都会对大气稳定度产生影响。 稳定度登记表 地面风速 白天日照 阴云密布白天或夜晚 夜间云量 强 中等 弱 薄云遮天或低云 云量 A A-B B D - - A-B B C D E F B B-C C D D E C C-D D D D D C D D D D D 注1A-极不稳定B-不稳定C-弱不稳定D-中性E-弱稳定F-稳定 2A-B表示按AB数据内插 输入辐射
所有的大气现象都源于太阳辐射。它包含从大约0.29μm到3μm红外线可见光紫外线的高频短波输入辐射。如图1.3a所示28%的太阳辐射被地球和大气的直接反射和扩散反射回到太空中行星反照率3%被平流层的臭氧吸收22%被对流层的水蒸气17%和云5%吸收47%到达地球表面其中22%是太阳的直接辐射25%是大气扩散和云辐射的结果。 输出辐射
在太阳辐射的影响下地球和大气会产生从大约4μm到100μm的低频长波输出辐射。准确来说如图1.3b所示地球表面会产生114%的辐射其中96%被对流层的水蒸气和碳酸酐反射回来。此外风有助于降低地面的显热随着潮湿空气的温度变化而吸收或放出的热量。最后由于水蒸气的凝结潜热与潮湿空气中的水蒸气浓度的变化有关的热量会进入到大气中。 地球和大气对太阳能的反射作用保证了系统的平衡。换句话来说太阳将高频光射线发射到地球而地球返给太空低频的热辐射。在很大程度上大气能使太阳短波辐射到达地面但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收这样就使得地表与低层大气温度增高这就是所谓的温室效应Greenhouse effect。
