大气污染课后答案 -3 章
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大气污染课后答案3章
第三章 大气污染气象学
3.1 一爬山运动员在山脚处测得气压为
1000
hPa，爬山抵达某高度后又测得气压为
500 hPa，
试问爬山运动员从山脚向上爬了多少米？解：
由气体静力学方程式， 大气中气压随高度的变化可用下式描绘：
dP
g dZ
（1）
将空气视为理想气体，即有
PV
m
M
RT
可写为
m PM V RT
（2）
将（ 2）式带入（ 1），并整理，获得以下方程：
dP P
gM dZ RT
假定在必定范围内温度 T 的变化很小，能够忽视。对上式进行积分得
ln P
gM Z C RT
即
ln
P
2
gMRT
。
( Z2 Z1 ) （3）
P1
假定山脚下的气温为10 C，带入（ 3）式得：
ln
500 1000
Z
283
得
即爬山运动员从山脚向上爬了约
。
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大气污染课后答案3章
3.2 在铁塔上观察的气温资料以下表所示，试计
算各层大气的气温直减率：
1. 5 50
1. 5 10
，
10 30
，
30 50
，
1. 5 30
，
，并判断各层大气稳固度。度
高
10
30
50
Z/m气
温 298
T/K
解：
10
T z T z T z T
30
298
2.35K /100m
d
，不稳固
10 30
10
1.5K /100m
d ，不稳固
30 50
30 10
1.0K / 100m
d ，不稳固
50 30
298
1.75K /100m
d
，不稳固
50
z T z
30
298
1.44K /100m
d
，不稳固。
50
3.3 在气压为 400 hPa 处，气块温度为 230K 。若气块绝热降落到气压为 600 hPa 处，气块温度变成多少？
解：
T1 T0
(
P
1 0.288 )，
P0
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T1 T0 ( )
P0
P1
230(
600
)
0. 288
400
3.4 试用以下实测数据计算这一层大气的幂指数 m 值。
高
度 10
20
30
40
50
Z/m
风 速u/m.s 1
－
解：
u u
( Z ) m
1
由《大气污染控制工程》 P80 （3－23），uZ
取对数得 lg mlg( )
Z1
，
u1
u
Z1
Z
设 lg u1x
y ， lg( Z1)
x
，由实测数据得
y
由 excel 进行直线拟合，取截距为 0，直线方程为：
故 m＝。
3.5 某市郊区地面 10m 高处的风速为2m/s，估
算 50m、100m、200m、300m、400m 高度处在
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稳固度为 B、D、F 时的风速，并以高度为纵坐标，风速为横坐标作出风速廓线图。解：
u1 u0
( 1 )
Z2 ( 50
)
2.24m / s
， u2
u0 ( 2 )
Z
2 ( 100
)
2.35m / s
Z0
10
Z0 u3 u0 ( Z3
)
2
( 200 )
/ s
， u4
u0 ( Z4 ) Z0
10
Z0
uZ5 u0 ( 5
)
2
( 400 )
/ s
。
Z0
10
稳固度 D，
Z1
50
0. 15
Z2
uu)u0 ( )
1 0 ( Z 0 )
2 (10
2.55m / s ，u2
Z 0 uZ3
200
3
u) 0. 15 0 (
2)
(
3.13m / s
Z 0
10
300 uuZ 4
0 (
)
2
4
( ) 3.33m / s
Z 0
10
u5
u0 ( Z5 )0. 15
2
( 400)
3.48m / s 。
Z0
10
稳固度 F，
Z1
50
0. 25
Zu1 u0 ( Z 0 ) 2(
u0 ( 2
10 ) 2.99m / s ，u2
Z
0 uZ
3
u0 ( 3 )
2 ( 200 )
4.23m / s
Z 0
10
uuZ
4
0 ( 4 )
2 ( 300 )
4.68m / s
Z 0
10
u5u0Z5
(
2 (
Z)
0. 25 400
)
5.03m / s
0
10
5
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10
2 (300)
10
1002 ()
10
) 2 (100)
10
2.54m / s
2.82m / s，
3.56m / s，
大气污染课后答案3章
风速廓线图略。
3.6 一个在 30m 高度开释的探空气球， 开释时记录的温度为C，气压为 1023 hPa。开释后陆续发回相应的气温随和压记录以下表所给。 1）估量每一组数据发出的高度； 2）以高度为纵坐标，以气温为横坐标，作出气温廓线图； 3）判断各层大气的稳固状况。
。
测 定 2地点
。
3
4
5
6
7
8
9
10
气 温/ C
12.14.15.13.13.12.
0
0
0
0
0
6
气 压 10/hPa解：
10098
96909
878
850
7270
120
8
9
5
0
1）依据《Air Pollution Control Engineering得高度与压强的关系为
》可
dP
P
gM
dz
RT
将 、M=0.029kg 、R=8.31J/(mol.K) 代 入上式得
2
dz
dP T P
。
当 C，气压为 1023 hPa；当 t=9.8 C，气压为 1012 hPa，
。。
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故 P=（1023+1012）/2=1018Pa，T= （）
。
C=283.4K ，dP=1012-1023=－11Pa。
所以 dz
29.21
11
283.4m 89m
，z=119m。
1018
同理可计算其余测定地点高度，结果列表以下：测 定 2 3 4 5 6 7 8 9 10 地点
气 温/ C
。
00
0
0
0
0
6
气 压1010098
969
909
878
857270
/hPa
12
8
0
5
0
高 度差/m/m
10
163
536
290
2712281
89
991
99
1
高 度119
3148
10218
13150778
28317758
218
9
2）图略3）
2 3
T1 2 11
1 2
z
3 3
1.35K / 100m
89 12 99
d
，不稳固；
1 2
T2 z2
2.22K / 100m
0
，逆温；
T
3 4
3 4
4
z3 T4
12 14
101 14
15
1.98K /100m
0
，逆温；
5 5
4 5
z4 163
0.61K / 100m
0
，逆温；
7
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T
5 6
15 13
5 6
0.37 K /100m
d
，稳固；
z5 6 536
T6 7
13 13
6 7
0
z6 7 290
T7 8
13
7 8
0.15 K /100m
d
，稳固；
z7 8 271
T8 9
8 9
0.85K / 100m
d
，稳固；
z8 9 1299
T9 10
9 10
0.28K / 100m
d
，稳固。
z9 10
281
3.7 用测得的地面气平和必定高度的气温数据，按均匀温度梯度对大气稳固度进行分类。
测
定
1
2
3
4
5
6
编号
地
面
温度 /
。
C
高
度
458
763
580
2000
500
700
/m
相
应
温度 /。
C
解：
8
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G1
T1
1.22K /100m 0
，故
z1
G2
458
1
G0
1
，逆温；
T2
0.72K /100m，故
2
G2 0.72 K / 100m
d
，
z2 763
稳固；
G3
T3
1.16 K /100m ，故 3
G3
1.16K / 100m
d ，不
z3 580
稳固；
G4
d
T4
1K / 100m
，故
4
G 4 1K /100m
，不稳
z4 2000
定；
G5
T5
2K / 100m
，故
5
G5
2K / 100m
d
，不稳
z5 500
定；
G6
T6
0.43K /100m 0 ，故 6
G06逆温。
z6 700
3.8 确立题 3.7 中所给的每种条件下的位温梯
度。
解：
以第一组数据为例进行计算： 假定地面大气压强为 1013hPa，则由习题 3.1 推导获得的公式
ln
P2
gM
RT
(Z2 Z1 )
，代入已知数据（温度 T 取两高度
P1
处的均匀值）即
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大气污染课后答案3章
ln
P
2
＝－ 458 ，由此解得 P2=961hPa。
1013 297
由《大气污染控制工程》 P72 （3－ 15）可分别计算地面处位平和给定高度处位温：
地面
T地面 (1000 )0 .288
P地面
294.1(1000 )
1013
293K
，
1
T1 (1000 )
P1
299.7(1000 )
303.16K
，
961
故位温梯度 =
293
303 2.18K /100m
0 458
同理可计算获得其余数据的位温梯度， 结果列表
以下：
测 定 编 1号
2
3
4
5
6
地 面 温度/ C
。
高度 /m 458
763
580
2000500
700
相 应 温度/ C度。
位 温 梯
－
－
－
K/100m
3.9 若是题 3.7 中各样高度处的气压相应为
970、
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925、935、820、950、930 hPa，确立地面上的
位温。解：
以第一组数据为例进行计算，由习题到的公式
3.1 推导得
ln P
2
gMRT
(Z2 Z1 )
P
1
，设地面压强为
1
P ，代入
数据获得：
ln
970 ＝－
458
，解得 P1
P1
297
=1023hPa。
所以
地面
T地面 (
1000
P地面
)
0 .288
1023
294.1(
1000
)
同理可计算获得其余数据的地面位温， 结果列表以下：
测定编1
2
3
4
5
6
号
地面温度/ C
。
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高度 /m 458
763
580
2000
500
700
相应温
度/。
C
地面压
强 /hPa 1023 1012 1002 1040 1006 1007 地面位
温/
。
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