气象要素对大气污染治理的影响

气象条件是影响大气中污染物扩散的主要因素。历史上发生过的重大空气污染危害事件，都是在不利于污染物扩散的气象条件下发生的。为了掌握污染物的扩散规律，以便采取有效措施防治大气污染的形成，必须了解气象条件对大气扩散的影响，以及局部气象因素与地形地貌状况之间的关系。

在气象学中，气象要素是指用于描述的物理状态与现象的物理量，包括气压、气温、气湿、云、风、能见度以及太阳辐射等。这些要素都能从观测直接获得，并随着时间经常变化，彼此之间相互制约。不同的气象要素组合呈现不同的气象特征，因此对污染物在大气中的输送扩散产生不同的影响。其中风和大气不规则的湍流运动是直接影响大气污染物扩散的气象特征，而气温的垂直分布又制约着风场与湍流结构。下面介绍主要的气象要素：

气象要素是气象学上表示大气状态和物理现象的物理量，如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等。

气象观测是对大气中发生的各种物理现象和物理变化过程，进行系统、连续的观察与测定，并对获得的记录进行初步的整理。按其观测的方法和范围的不同，气象观测包括地面气象观测、高空气象观测、大气遥感和气象卫星探测等。

（一）气温

空气冷热的程度，实质上是空气分子平均动能的表现。当空气获得热量时，其分子运动的平均速度增大，平均动能增加，气温也就升高。反之当空气失去热量时，其分子运动平均速度减小，平均动能随之减少，气温也就降低。

气温的单位：气温时表示大气冷暖程度的物理量，目前我国规定用摄氏度（℃）温标，以气压为1013.3hPa时纯水的冰点为零度（0℃），沸点为100度（100℃），其间等分100等份中的1份即为1℃。在理论研究上常用绝对温标，以K表示，这种温标中一度的间隔和摄氏度相同，但其零度称为“绝对零度”，规定为等于摄氏-273.15℃。因此水的冰点为273.15K，沸点为373.15K。两种温标之间的换算关系：

（二）气压

气压指大气的压强。它是空气的分子运动与地球重力场综合作用的结果。

静止大气中任意高度上的气压值等于其单位面积上所承受的大气柱的重量。一般情况下气压值是用水银气压表测量的。所以气压单位曾经用毫米水银柱高度（mmHg）表示，现在通用百帕（hPa）来表示。1hPa等于1cm2面积上受到10-2牛顿（N）的压力时的压强值，即

当选定温度为0℃，纬度为45°的海平面作为标准时，海平面气压为1013.25hPa，相当于760mm的水银柱高度，称此压强为1个大气压。

（三）湿度

大气的湿度又称气湿，用来表示空气中水汽的含量，即空气的潮湿程度。常用的表示方法有：绝对湿度、水蒸气压、相对湿度、饱和度、比湿和露点等。

绝对湿度就是单位体积湿空气中所含水蒸气质量，单位为g/m3，其数值为湿空气中水蒸气的密度，表明了湿空气中实际的水蒸气含量。水蒸气分压是指湿空气温度下水蒸气的压力，它随空气的湿度增加而增大。当空气温度不变时，空气中的水蒸气含量达到最大值时的分压力称为饱和水蒸气压，此时的空气称为饱和空气，温度即称为露点。饱和水蒸气压随温度降低而下降，若降低饱和空气的温度，则空气中的一部分水蒸气将凝结下来，即结露。相对湿度是湿空气中实际的水蒸气含量与同温下最大可能含有的水蒸气含量的比值，也即实际的水蒸气分压与饱和水蒸气压之比，表明了湿空气吸收水蒸气的能力及其潮湿程度。相对湿度愈小，空气愈干燥，反之则表示空气潮湿。比湿是指单位质量干空气含有的水蒸气质量，单位是g/kg。

（四）风

空气的流动就形成风。气象上把水平方向的空气运动称为风。风是有方向和大小的。风向是指风的来向，例如，东风是指风从东方来。风向可用8个方位或16个方位表示，也可用角度表示。如图3.2所示。

图3.2　风向的16个方位(www.xing528.com)

风速是指单位时间内空气在水平方向移动的距离，用m/s或km/h来表示。通常气象台站所测定的风向、风速都是指一定时间的平均值。风速也可用风力级数（0～12级）来表示。若用P来表示风力，u表示风速，则有

（五）湍流

大气湍流，是指大气不规则的运动。风速时大时小出现脉动，主导风向上下左右出现摆动，就是大气湍流作用的结果。

大气湍流因形成原因不同，可分为两种。一种是机械湍流，它是由于垂直方向的风速分布不均匀以及地面粗糙度造成的；另一种是热力湍流，这主要是因地表面受热不均，或垂直方向气温分布不均匀造成的。

空气在起伏不平的地面上活动时，由于空气有黏性，地面有阻力，在主要气流中会产生大大小小的湍流。湍流的强弱和发展及其结构特征取决于风速的大小、地面粗糙度和近地面的大气温度的垂直梯度。

（六）云

云是由飘浮在空气中的小水滴、小冰晶汇集而成的。云对太阳辐射起反射作用，因此云的形成及其形状和数量不仅反映了天气的变化趋势，同时也反映了大气的运动状况。

云高是指云底距地面的高度。根据云高的不同可分为高云、中云和低云。高云的云高一般在5000m之上；中云则在2500～5000m之间；而低云又在2500m以下。

云的多少是用云量来表示的，云量是指云遮蔽天空视野的成数。将地平以上全部天空划分为10份，为云所遮蔽的份数即为云量。例如，碧空无云，云量为0，天空一半为云所覆盖，则云量为5。

在气象学中，云量是用总云量和低云量之比的形式表示的。总云量是指所有的云（包括高、中、低云）遮蔽天空的成数；低云量仅仅是指低云遮蔽天空的成数。

国外计算云量是把天空分为8分，云遮蔽几分，云量就是几，因此它与我国云量的换算关系为：

（七）能见度

能见度指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标物的最大水平距离。单位用米（m）或千米（km）表示。

在空气特别干净的北极或是山区，能见度能够达到70～100km。

国际上对烟雾的能见度定义为不足1km，薄雾的能见度为1km～2km，霾的能见度为2km～5km。

能见度不足100米通常被认为为零，在这种情况下道路会被封锁，自动警示灯和牌子会被激活以提醒司机朋友，这些警示牌通常放在经常性出现低能见度的区域，尤其是发生了重大的交通事故比如汽车连环撞击事件的地方。