1. 空气污染一般是指：由于人为或自然的因素，使大气组成的成分，结构和状
态发生变化，与原本情况比增加了有害物质 (称之为空气污染物)，使环境空
气质量恶化，扰乱并破坏了人类的正常生活环境和生态系统，从而构成空气 污染(科学定义)。
2. 空气污染源分为两类：人工源和自然源。
3. 大气污染物(ppm, mg/m3):以各种方式排放进入大气层并有可能对人和 生物、建筑材料以及整个大气环境构成危害或带来不利影响的物质。按照其 产生方式可分为：一次、二次污染物。
一次大气污染物：直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造
成健康威胁的污染物。
二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。
4. P-T法确定稳定度类别分 ABCDEF类，依次规定为极不稳定，中等不稳
定，弱不稳定，中性，弱稳定，中等稳定状况。
P-T-C法确定稳定度的具体过程：1•先计算太阳高度角；2•由云量和太阳高 度角按表查出太阳辐射等级； 3•由太阳辐射等级与风速按表查出 稳定度类 别。
5. 源强：表示污染源排放污染物质量的速率。
源强的单位：对点源， g/s或kg/s;对线源，g/(s.m)；对面源，g/(s.)或
kg/(h.k)；对瞬时源，kg或g。
6. 南极臭氧空洞：每年的春季(9、10月)在南极上空会出现一个面积与极涡 范围相当的臭氧弄对低质区。
7. 大气的自净能力：由于大气自身的运动，使得大气污染物输送、稀释、扩
散，从而起到对大气的净化作用。 机制:大气输送，大气扩散，沉降和化
学转化。
8. 逆温：递减率＜0的大气层与正常情况完全相反的现象称为逆温，这样的气
层称为逆温层。
逆温分类及特征：根据逆温产生的原因不同，可分为辐射性逆温、沉降性逆
温、湍流性逆温、锋面逆温和地形逆温五种。
逆温研究关注点(实际)：逆温的频率、厚度、强度、种类、生消规律。
对污染物扩散的影响：由于逆温层的存在，大大抑制了对流，使大气处于 稳定状态，像一个盖子一样阻碍着大气的垂直运动。若逆温层存在于近地层， 处于近地层内的污染物和水汽凝结物因不易向上传送而积聚，导致逆温层内空 气质量下降，能见度降低。因此严重的大气污染往往发生在逆温及无风的天 气。熏烟通常发生在太阳出现后一个小时，持续时间大约 1小时
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高等大气动力学
1、自由大气：是指行星边界层以上，湍流摩擦力可忽略，空气运动不受地表摩擦影响的大气。大致在1.5km以上，水平气压梯度力和科氏力相平衡（准地转）。在中、高纬度，自由大气中空气运动基本遵守地转风或梯度风法则，气流几乎与等压线平行。
=亠-^-Vp+G一x
D是由于空气的内摩擦或湍流动量传输所导致的的耗散力，忽略D就是所谓的“自由大气近似，除靠近地表面的“摩擦层”以外，对于以一天为时间单位的运动来说，使用自由大气近似大体上是可以的。
2、绝热近似：在空气运动的短期变化过程中，可以认为空气微团与外界无热量交换，这就
是绝热过程。热力学第一定律可写成热流量方程的形式：
忽略dQ/dt就是“绝热”近似，除靠近地表的“热力边界层”内、位于平流层中的臭氧层内以及有着严重的水汽相变过程的区域外，对于以一天为时间单位的运动来说，使用绝热近似大体上是可以的。 2
了计算误差。
P=p（z）+p'（x,
0 y，t1<
4、标准层结近似：针对热力学量（p,P,,T）引入一个垂直方向的标准分布，亦即所谓的标准层结（气候态）。我们据此引入标准层结近似，在运动、连续、热力学及状态方程中将这些热力学量表示成标准分布加上一个扰动量。这样在预报、诊断等问题中只计算扰动量或
其变量，而把标准分布视为已知。好处在于降低了方程的非线性程度，易于求解，从而减少
5、地球流体的基本属性
□层结性，使之更具“弹性”。密度和温度在垂直方向上的分布是不均匀的，这种介质的物理性质的不均匀分布，使大气具有层结的分布。
□旋转性，使之更具“刚性”。由于地球自转的存在，流体出现沿着等压线流动的趋势。如地转风、台风的存在。
□斜压性，使之更具“活性”。指的是具有斜压大气性质的系统。如温带气旋就是具有斜压性的系统。
□热力学属性（气压场、温度场、湿度场）与动力学属性（流场）耦合，而非相互独立。□多尺度特性，不同时空尺度的运动之间存在复杂的非线性相互作用。 3
第二章 大气运动的基本方程组
大气运动满足的基本物理定律 旋转坐标系 局地直角坐标系 P坐标系
1.牛顿第二定律--运动方程
2.质量守恒定律--连续方程
3.理想气体定律--状态方程
4.热力学第一定律--热力学能量方程
惯性坐标系（绝对坐标系）：原点位于地球中心，坐标轴方向相对于太阳是固定的坐标系
旋转坐标系（相对坐标系）：原点位于地球中心，坐标轴固定在地球上、随地球转动着的坐标系。
惯性坐标系和旋转坐标系个别变化的关系（普适的微分算子）：
局地直角坐标系（标准坐标系）：坐标原点取在地球表面某一点处，z轴与地面垂直，指向天顶为正；x轴与y轴组成的平面相切与地面上的o点，x轴向东为正，y轴向北为正。是一个正交右手坐标系。适用于描述中低纬局部地区大气 运动，不适用于靠近极地地区
运动的尺度：各物理量变量具有代表意义的量值，称之为物理量值的特征值，即尺度
尺度分析法：依据表征某类运动系统的运动状态和热力状态各物理量的特征值，估计大气运动方程组中各项量级的大小，从而使方程组得到简化的一种方法
f平面近似：f=f0=2Ωsinφ,不考虑球面性，f/a南北运动的范围远远小于地球半径
β平面近似：部分考虑地球球面性，将科式参数f在局地直角坐标系原点所处的纬度进行泰勒展开，保留前两项，略去其他项得到的近似。f=f0+βy,f/a南北运动的范围为千千米β平面近似优点：用局地直角坐标系讨论大尺度运动是方便的。 虽然由于球面效应引起的曲率项被忽略了，但球面效应引起的 随纬度的变化对大尺度运动的作用被部分保留了下来。
为何引入p坐标系：在气象业务中，我们常用等压面图来进行分析。P坐标系的物理基础：（准）静力平衡
P坐标系的优缺点：优点1.运动方程组中减少了一个场变量密度，气压梯度力项称为线性项，形式简单。2.连续方程形式简单，成了一个诊断方程。大气运动方程组由三个预报方程、两个诊断方程组成。3.日常气象业务工作常用等压面分析法，便于利用p坐标系方程组进行诊断计算和分析。4.等压面相对水平面的坡度很小，可以认为是准水平。缺点1.下边界条件复杂2.小尺度运动不满足静力条件，不能用p坐标系运动方程组来描述。
1 §9. 边界层方程
考虑不可压粘性流体的平板边界层流动。在这一类定常的边界层流动中，流向坐标 x 的作用类似于非定常流动中的时间坐标 t ，因此可以沿着 x 方向推进。这种方法称为空间推进方法。空间推进方法将从 0j= 线上的来流开始，沿 x 方向，向下游推进，逐步计算出 1j= 线、2j= 线、„ 等各条线上的流动参数。
平板边界层流动的控制方程
220eeuvxyduuuuuvuxydxyìï抖ï+=ïï抖ïïíïï抖 ï+=+ïï抖¶ïî 2 这里 ()eeuux= 是边界层外缘处的速度分布。通过求解边界层外的无粘流动，可事先求得 eu 。因此在边界层流动的求解中，eeduudx 这一项是已知的。
边界层流动控制方程的初始条件是
在平板前缘（0j= 线），给定来流速度 uV¥= ，0v=
而边界条件是
沿壁面（0k= 线），速度 0u= ，0v=
取特征速度 V¥ 和特征长度 1L= ，将方程无量纲化，平板边界层流动的控制方程成为
2201Reeeuvxyduuuuuvuxydxyìï抖ï+=ïï抖ïïíïï抖 ï+=+ïï抖¶ïî
方程中
uuV¥= 、 vvV¥= 、 eeuuV¥= ， xxL= 、 yyL=
而 ReVL¥= 是（来流）雷诺数。
下面为了简洁起见，省略所有无量纲量上方的横杠。
按照空间推进的观点，流向坐标 x 是类时间坐标。因此边界层方程中的第一个方程，就是 10a=> 的对流方程，可用迎风格式
110jjjjkkkkuuvvxy+---+=DD 3 离散。这里，为了体现空间推进方法与非定常流动时间推进的相似性，特意将 x 方向网格的指标 j 写成了上标。
这一格式的精度较低，x 方向和 y 方向都是一阶的。稳定性条件是 xy 。作为改进方案，可考虑类似于交错网格的处理，在网格中点 12k- 处列出差分格式，并改用隐式格式，即
1111111220jjjjkkkkjjkkuuuuvvxy++--++-++--+=DD
