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环境湍流与空气污染物的扩散

发布时间:[2020-12-17 14:58:45]

     湍流是近地层气象和污染气象重要研究对象。湍流是一种无规则的运动,由于这种运动对污染物在大气中分布有很大影响。如果用灵敏度、响应较好的仪器在固定点测量风向风速,可发现风向风速并不是均匀的,而是随时间很快波动,波动的大小和快慢随大气条件而异。
     这种连续的无规则的波动就是湍流运动。通常把湍流看作由两部分运动组成:水平运动和波动部分。波动发生在三度空间,即不仅发生在水平运动方向,而且同时发生在垂直于水平运动的各个方向。因此,如果含有行染物质的空气作湍流运动时,可以见到污染物质不仅随平均风向移动和扩散,而且也向垂直于该方向的周围空气打散输送,使污染物质分布在更大的范围。
     由湍流造成的书散效应要比分子扩散大一千倍。近地层大气湍流的发生和发展与大气条件有关,这些条件主要有:大气稳定度;地面对气流的摩擦作用;风的垂直切变。当空气沿着粗糙地面运动时,它随着地形上下起伏,不仅在地面目标周围产生水平方向的湍流,而且湍流同样也发生在垂直方向上,风速愈大,地面愈粗糙,即摩擦愈大,湍流发展的愈充分。随着高度增加,湍流效应减小。湍流效应使近地面的空气充分混合。因此在风速较大的情况,污染物不容易积聚。

     当风随高度变化,即风出现垂直切变时,同样能引起湍流。风的垂直切变包括风速切变和风向切变。风垂直切变愈大,湍流发展得愈充分。在风向切变的环境里,污染物质通过湍流向上扩散到新的高度,将改变水平输送方向。从污染源排放出的空气污染物经历水平和垂直输送,对水平输送而言,空气的平均水平流动和湍流扩散几乎同样重要,但对垂直输送而言,湍流扩散是主要的。湍流是十分复杂的自然现象,其规律不可能用动力学方法来描述,常常用统计方法进行处理,大量关于湍流扩散的实际问题需要通过实际观测,用经验或光经验模式来表示。由于湍流扩散对空气污染物质在空气中的分布有重要影响,它已成为近地层气象的重要研究内容。

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本文来源于:http://www.fk-17.com/news/news_224.htm

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