大气竖向温度分布与静力稳定度-大气污染控制工程

大气竖向温度分布又称温度层结，它是大气竖向运动状态的决定性因素。正常情况下气温随高度增加而降低，称高度增加100 m温度的降低值为温度直减率。如图3-3所示，温度层结有四种类型：①气温T随高度z增加而降低，即γ＞0，为正常温度层结；②温度直减率与干绝热直减率相等，即γ=γd，为中性温度层结；③气温不随高度变化，即γ=0，为等温层结；④气温随高度增加而升高，即γ＜0，为温度逆转，简称逆温。

图3-3　温度层结曲线

大气静力稳定度是大气在静力作用下铅直方向的稳定程度。某一气块受力作用产生向上或向下的运动以后可能有3种情况：运动逐渐减速，并有返回原位的趋势；运动逐渐加速，呈远离原位的趋势；运动既不加速，也不减速，可随处保持平衡。第一种情况为大气稳定状态，第二种情况为不稳定状态，第三种情况称其为中性状态。

若以气块的温度、压强和密度分别为Ti、Pi和ρi，周围大气相应参数为T、P、ρ，则单位气块在浮力ρg和重力-ρig作用下产生运动加速度

根据准静力条件和理想气体状态方程又可得

(www.xing528.com)

设初始位置气块和周围大气温度分别为Ti0、T0，气块绝热运动Δz高度，温度Ti=Ti0-γdΔz，相同高度周围空气温度T=T0-γΔz，则

由上式可知，大气稳定度与温度层结密切相关，按照大气实际温度直减率γ与干绝热直减率γd相对大小不同，可分为三种情况：

①γ＞γd，气团出现上升或下降运动后，上升或下降运动呈加速趋势，大气处于不稳定状态；

②γ＜γd，气团上升或下降后，运动逐渐减速，并有复位趋势，大气处于稳定状态；

③γ=γd，上升或下降的气团随处平衡，大气处于中性状态。