2019年環境影響評價師《技術方法》考點:邊界層污染氣象分析


邊界層污染氣象分析:
人類活動排放的污染物主要在大氣邊界層中進行傳輸與擴散,受大氣邊界層的生消演變的影響。有些污染現象隨著邊界層的生消演變而產生。污染物擴散受下墊面的影響也比較大,非均勻下墊面會引起局地風速、風向發生改變,形成復雜風場,常見的復雜風場有海陸風、山谷風等。
邊界層演變:在晴朗的夜空,由于地表輻射,地面溫度低于上覆的空氣溫度,形成逆溫的穩定邊界層,而白天混合層中的污染物殘留在穩定邊界層的上面。次日,又受太陽輻射的作用,混合層重新升起,由于邊界層的生消演變,導致近地層的低矮污染源排放的污染物在夜間不易擴散,如果夜間有連續的低矮污染源排放,則污染物濃度會持續增高;而日出后,夜間聚集在殘留層內的中高污染源排放的污染物會向地面擴散,出現熏煙型污染。
海陸風:在大水域(海洋和湖泊)的沿岸地區,在晴朗、小風的氣象條件下,由于晝夜水域和陸地的溫差,日間太陽輻射使陸面增溫高于水面,水面有下沉氣流產生,貼地氣流由水面吹向陸地,在海邊稱之為海風,而夜間則風向相反,稱作陸風,晝夜間邊界層內的陸風和海風的交替變化。
當局地氣流以海陸風為主時,處于局地環流之中的污染物,就可能形成循環累積污染,造成地面高濃度區。當陸地溫度比水溫高很多的時候,多發生在春末夏初的白天,氣流從水面吹向陸地的時候,低層空氣很快增溫,形成熱力內邊界層(TIBL),下層氣流為不穩定層結,上層為穩定層結,如果在岸邊有高煙囪排放,則會發生岸邊熏煙污染。
山谷風:山區的地形比較復雜,風向、風速和環境主導風向有很大區別,一方面是因受熱不均勻引起熱力環流,另一方面由于地形起伏改變了低層氣流的方向和速度。例如,白天山坡向陽面受到太陽輻射加熱,溫度高于周圍同高度的大氣層,暖而不穩定的空氣由谷底沿山坡爬升,形成低層大氣從陸地往山吹、高層大氣風向相反的谷風環流:夜間山坡輻射冷卻降溫,溫度低于周圍大氣層.冷空氣沿山坡下滑,形成低層大氣從山往陸地吹、高層大氣風向相反的山風環流,由于晝夜變化,山谷風風向也輪換交替。
山谷風的另一種特例就是在狹長的山谷中,由于兩側坡面與谷底受晝夜日照和地表輻射的影響,產生橫向環流。橫向流場存在著明顯的晝夜變化,日落后,坡面溫度降低比周圍溫度快,接近坡面的冷空氣形成淺層的下滑氣流,冷空氣向谷底聚集,形成逆溫層;日出后,太陽輻射使坡面溫度上升,接近坡面的暖空氣形成淺層的向上爬升氣流,谷底有下沉氣流,逆溫層破壞,形成對流混合層。由于這種現象,導致近地層的低矮污染源排放的污染物在夜間不易擴散,如果夜間有連續的低矮污染源排放,則污染物濃度會持續增高,而日出后,夜間聚集在逆溫層中的中高污染源排放的污染物會向地面擴散,形成高濃度污染。
一般來說,山區擴散條件比平原地區差,同樣的污染源在山區比在平原污染嚴重。
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