_________ изменение температуры при
адиабатическом
сжатии
[из первого закона термодинамики для замкнутой системы:
, где
dQ – количество передаваемого тепла
U – внутренняя энергия системы
W – работа, совершаемая системой
Cp – удельная теплоемкость при постоянном давлении системы]
если выразить мольный объем через
плотность газа: 
Значение Ср для воздуха практически не зависит от температуры в достаточно широком диапазоне температур. Но плотность воздуха на верхней границе опускающегося слоя воздуха меньше чем на нижней (из-за разности барометрического давления). Тогда в этом случае:
Т.е. нижняя граница слоя нагревается быстрее, чем нижняя. Если опускание слоя продолжается достаточно долго, в слое будет создаваться положительный градиент температуры и опускающаяся воздушная масса становится своеобразной «крышей» для атмосферы, расположенной ниже этого инверсионного слоя.
Слои инверсии оседания обычно бывает выше источников выбросов и таким образом не оказывает существенного влияния на загрязнение атмосферы за короткий период. Но такая инверсия может просуществовать несколько дней и вызвать значительные накопления загрязненных веществ за это время.
Инверсия наползания – связана с прохождением теплого фронта воздуха, накрывающего более холодный воздух в понижениях местности
Часто наблюдается радиационная инверсия – результат охлаждения слоев воздуха, прилегающих к поверхности Земли. Первоначально в дневные часы слой воздуха у поверхности нагревается, получая тело от Земли (излучение, конвекция) и от Солнца, т.е. формируется нормальный отрицательный градиент температуры. Ночью же Земля быстро остывает и вместе с ней прилегающий к поверхности слой воздуха, отдавая тепло более высоким слоям. Таким образом формируется инверсия. Этот тип инверсии особенно развит в ранние утренние часы при ясном небе. Инверсионный слой разрушается восходящими потоками теплого воздуха при нагреве поверхности Земли от Солнца. Радиационная инверсия играет важную роль в загрязнении атмосферы, так как инверсионный слой «накрывает» источники загрязнений.
Интенсивность и продолжительность инверсий зависят от сезона – чащи и продолжительнее они бывают осенью и зимой
Помимо рассмотренных инверсий локального характера в атмосфере земли наблюдаются инверсионная зона глобального характера. Глобальная инверсия характерна для стратосферы и [играет ы некоторой степени положительную роль] препятствует распространению примесей, образовавшихся в тропосфере.
Пример
Дать характеристику устойчивости атмосферы:
1) температура призменного слоя воздуха равна 120С, на высоте 300 м равна 70С
2) на высоте 1 км над Землей температура воздуха равна 200С, а вблизи поверхности составляет 220С
напомнить: 
град/м
– нормальный адиабатический градиент 
т.е. необходимо сравнить Гос с
Гст, если 
- неустойчивая атмосфера
- устойчивая атмосфера
Атмосферные циркуляции и турбулентные рассеяния примесей.
Важное свойство атмосферы – способность переносить (перемещать) и рассеивать химические вещества (поступающие от источников). Эти свойства определяются циркуляцией и перемешиванием воздушных потоков в атмосфере. Закономерности формирования циркуляции воздушных потоков в значительной степени зависят от температурного режима атмосферы.
Для атмосферы (прежде всего тропосферы) характерна циркуляция воздушных масс общего и местного характера. Причиной общей циркуляции атмосферы является неравномерность ее нагрева в различных районах земного шара из-за разного количества поступающей солнечной энергии. Зависящей от угла падения солнечных лучей. Это обуславливает наличие градиента температуры между высокоширотными и экваториальными областями и формирование сложной системы воздушных течений (т.е. горизонтальных), часть из которых сравнительно устойчивы, другие же постоянно меняют направление.
Циркуляционные процессы общего характера не только определяют перенос примесей, но и сглаживают контрасты температур, переносят водяной пар с океанов на континенты и таким образом определят климат Земли.
Местные циркуляции связаны с особенностями нагрева атмосферы в отдельных районах.
На пространственное распределение примесей влияют также перемещение воздушных масс по высоте в результате конвекции, обусловленной нагревом земной поверхности солнечным излучением и прилежащих слоев воздуха от теплового излучения Земли.
В тропосфере конвективные потоки обеспечивают хорошее перемешивание воздуха по высоте.
Стратосфера более устойчива к вертикальному перемешиванию, поскольку в ней над слоем холодного воздуха – прогретый слой, препятствующий возникновению конвективных вертикальных потоков. Тем не менее воздух в стратосфере достаточно хорошо перемешан за счет горизонтальных течений.
В тропосфере также могут сформироваться условия, аналогичные стратосферным – температурные инверсии, препятствующие вертикальной конвекции. Но даже в отсутствие инверсий перенос вещества от земной поверхности не является чисто вертикальным из-за сильной турбулентности – наличия множества завихрений, хаотичного движения воздушных масс.
Причины турбулентности достаточно многочисленны, главные из них:
· неоднородность передачи тепла от разных участков подстилающей поверхности в атмосферу (неодинаковый тепловой поток в разных местах);
· неровность самой подстилающей поверхности;
· наличие в атмосфере потоков воздуха, движущихся с разными скоростями и обменивающихся энергией и количеством движения.
Турбулентность – важный фактор рассеяния примесей в атмосфере (влияющий на концентрацию примесей). Вследсвие турбулентности закономерности распространения примесей в атмосфере имеют сложный вид. Тем не менее существуют математические модели ________ для оценки распространения примесей и оценки их концентраций в атмосфере.
В общем случае концентрация вещества в любой точке пространства атмосферы определяется:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.