第三章大气污染气象学3.1一登山运动员在山脚处测得气压为1000hPa，登山到达某高度后又测得气压为500hPa，试问登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述：（1）将空气视为理想气体，即有可写为（2）将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：假定在一定范围内温度T的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得即（3）假设山脚下的气温为10。C，带入（3）式得：得即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。3.2在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率：，，，，，并判断各层大气稳定度。高度Z/m1.5103050气温T/K298297.8297.5297.3解：，不稳定，不稳定，不稳定，不稳定，不稳定。3.3在气压为400hPa处，气块温度为230K。若气块绝热下降到气压为600hPa处，气块温度1变为多少？解：，3.4试用下列实测数据计算这一层大气的幂指数m值。高度Z/m1020304050风速u/m.s－13.03.53.94.24.5解：由《大气污染控制工程》P80（3－23），，取对数得设，，由实测数据得x0.3010.4770.6020.699y0.06690.11390.14610.1761由excel进行直线拟合，取截距为0，直线方程为：y=0.2442x故m＝0.2442。3.5某市郊区地面10m高处的风速为2m/s，估算50m、100m、200m、300m、400m高度处在稳定度为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：，，。稳定度D，m=0.15，，。2稳定度F，m=0.25，，风速廓线图略。3.6一个在30m高度释放的探空气球，释放时记录的温度为11.0。C，气压为1023hPa。释放后陆续发回相应的气温和气压记录如下表所给。1）估算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）判断各层大气的稳定情况。测定位置2345678910气温/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8气压/hPa10121000988969909878850725700解：1）根据《AirPollutionControlEngineering》可得高度与压强的关系为将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得。当t=11.0。C，气压为1023hPa；当t=9.8。C，气压为1012hPa，故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4。C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。因此，z=119m。同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：测定位置2345678910气温/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8气压/hPa10121000988969909878850725700高度差/m89991011635362902711299281高度/m119218319482101813071578287731582）图略3），不稳定；，逆温；，逆温；3，逆温；，稳定；，稳定；，稳定；，稳定。3.7用测得的地面气温和一定高度的气温数据，按平均温度梯度对大气稳定度进行分类。测定编号123456地面温度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相应温度/。C26.715.68.95.020.028.0解：，故，逆温；，故，稳定；，故，不稳定；，故，不稳定；，故，不稳定；，故逆温。43.8确定题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：假设地面大气压强为1013hPa，则由习题3.1推导得到的公式，代入已知数据（温度T取两高度处的平均值）即，由此解得P2=961hPa。由《大气污染控制工程》P72（3－15）可分别计算地面处位温和给定高度处位温：，，故位温梯度=同理可计算得到其他数据的位温梯度，结果列表如下：测定编号123456地面温度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相应温度/。C26.715.68.95.020.028.0位温梯度/K/100m2.220.27－0.17－0.02－1.021.423.9假如题3.7中各种高度处的气压相应为970、925、935、820、950、930hPa，确定地面上的位温。解：以第一组数据为例进行计算，由习题3.1推导得到的公式，设地面压强为P1，代入数据得到：，解得P1=1023hPa。因此同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下：测定编号123456地面温度/。C21.121.115.625.030.025.05高度/m4587635802000500700相应温度/。C26.715.68.95.020.028.0地面压强/hPa102310121002104010061007地面位温/。C292.2293.1288.4294.7302.5297.46
