空气污染气象学9787305246722
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作者编者:蒋维楣//刘红年//张宁//彭珍|责编:王南雁
出版社南京大学出版社
ISBN9787305246722
出版时间2020-05
装帧精装
开本16开
定价98元
货号11243403
上书时间2024-09-29
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作者简介
编者简介
蒋维楣，南京大气科学学院教授，五十年来长期从事大气物理与大气环境专业教学与科研工作。主持或承担多项国家自然科学基金重点项目，国家重点基础研究项目、国家科技部攻关项目，主持中国气象局、电力部及各省市环保科技项目。
刘红年，南京大气科学学院教授
张宁，南京大气科学学院教授
目录
空气污染气象学问题和大气扩散的基本理论
§1空气污染问题与空气污染的影响
空气污染与空气污染物
1.1.1空气污染
1.1.2空气污染物及其浓度
1.1.3空气污染的影响
1.1.4空气质量标准
1.2空气污染源
1.2.1按照人类生产活动内容分类
1.2.2按污染源排放方式分类
1.2.3按污染源排放位置分类
1.2.4按污染物排放高度分类
1.2.5按污染物排放口的形式分类
1.2.6按污染物排放的物理过程分类
1.3空气污染的控制与管理
§2空气污染气象学研究
2.1空气污染气象学的研究的内容及其发展
2.2空气污染气象学的研究意义和应用
2.3空气污染气象学研究的基本方法
§3大气结构与大气动力学基本特征
3.1大气组成与热力结构
3.1.1大气组成
3.1.2大气的热力结构
3.2大气状态变量与大气热力学
3.2.1大气的状态变量
3.2.2大气热力学
3.3大气层结与稳定度
3.4大气动力学与守恒定律
3.5粘性流与非粘性流
§4大气边界层
4.1大气边界层与地球-大气交换过程
4.1.1地表能量平衡
4.1.2地气物质交换
4.1.3地气动量交换
4.1.4地表植被对陆气交换的影响
4.2边界层湍流特征与结构
4.2.1大气边界层湍流的特征
4.2.2大气边界层湍流的统计描述
4.3近地层及其廓线规律
4.3.1风速随高度的分布
4.3.2温度、湿度随高度的分布
4.4对流边界层与稳定边界层
4.4.1对流边界层
4.4.2稳定边界层
§5大气扩散与空气污染物散布的一般描述
5.1大气扩散描述的基本途径
5.2空气污染物散布的一些基本特征
5.2.1空气污染物的浓度分布
5.2.2采样时间对平均浓度的影响
§6梯度输送理论的基本处理
6.1梯度输送理论
6.2湍流扩散方程
6.3扩散方程的简化与求解
6.3.1无风瞬时点源的解
6.3.2无风连续点源的解
6.3.3有风瞬时点源的解
6.3.4有风连续点源的解
6.3.5方程的数值求解
6.4湍流扩散系数
§7湍流统计理论的基本处理
7.1湍流扩散的拉格朗日描述与特征
7.2泰勒公式及讨论
7.2.1泰勒公式及其导出
7.2.2泰勒公式的另一种形式
7.2.3泰勒公式的一些推论
7.2.4泰勒公式的谱函数形式
§8相似理论的基本处理
8.1量纲分析与定理
8.2相似理论
8.3拉氏相似性假设与扩散的基本数学处理
8.4中性层结条件下的平均位移
8.5非中性层结条件下的平均位移
8.6相似理论在对流混合层扩散问题中的应用
§9三种基本理论处理的比较讨论
§10小结
第二章空气污染的大气化学与大气物理问题
§1气象因子对空气污染物浓度的影响
空气污染气象学影响因子
大气边界层结构及其特征
风和湍流
气温与大气稳定度
辐射与云
天气形势
1.2气象因子与空气污染物浓度的统计关系
1.3气象因子对污染物浓度日变化和季节变化的影响
§2空气污染气象学中的大气化学过程
2.1均相气相过程
均相液相过程
2.2.1云化学
2.2.2降水化学
2.2.3酸雨问题
2.3非均相化学过程
§3空气污染物的清除过程
3.1干清除
3.1.1干沉积速度的测量
3.1.2干沉积速度的理论计算
3.1.3植被对干沉积速度的影响
3.2湿清除
§4气溶胶与空气污染
4.1气溶胶的基本特征及化学组成
4.1.1等效直径
4.1.2气溶胶粒子的谱分布
4.1.3气溶胶粒子的化学组分
4.1.4气溶胶粒子的吸湿性增长
4.1.5气溶胶粒子的寿命
4.2气溶胶的来源
4.2.1火山
4.2.2球外陨星物质
4.2.3风扬尘
4.2.4海洋
4.2.5生物过程
4.2.6生物质燃烧
4.2.7人为源的直接排放
4.3二次气溶胶的产生过程
4.3.1气—粒转化
4.3.2伦敦烟雾
4.3.3光化学烟雾
4.4气溶胶来源解析
4.5气溶胶与能见度
4.5.1气溶胶的消光作用
4.5.2能见度确定的经验方法与公式
§5臭氧污染及其成因
5.1臭氧的作用
5.2臭氧的形成和破坏过程
5.2.1平流层臭氧
5.2.2对流层臭氧
5.3气溶胶与臭氧的相互作用
§6小结
第三章空气污染物散布的数值模拟
§1空气污染物散布的模拟方法
1.1欧拉型模式和拉格朗日型模式
1.2在线和离线耦合的气象模式与空气污染物扩散模式
§2欧拉型空气质量模式的控制方程组及边界层参数化
2.1控制方程组
2.1.1大气平均运动方程组
2.1.2污染物输送方程
2.2闭合问题
2.2.1局地闭合—1阶闭合
2.2.2局地闭合---1.5阶闭合
2.2.3局地闭合---E-ε闭合
2.2.4二阶闭合
2.2.5高阶闭合
2.2.6非局地闭合
2.3大气边界层参数化
2.3.1贴地层
2.3.2近地层
2.3.3Ekman层
2.4地面影响、水汽过程和辐射作用
2.4.1地面影响
2.4.2地面能量平衡
2.4.3辐射平衡
2.4.4水汽过程
2.5大气化学反应机制
2.6大气化学模式的数值求解
2.7初始条件和边界条件
2.7.1初始条件
2.7.2边界条件
2.8基本坐标
§3拉格朗日随机游动模式
§4后向气流轨迹模式
§5大涡模拟(LES)
5.1LES的网格体积平均方程
5.2次网格模式
5.2.1Smagorinski模式
5.2.2随机次网格(次滤波)模式
5.2.3次网格模式在边界附近的处理
5.3边界条件
§6空气质量预测预报模式介绍
6.1城市尺度空气质量预报模式
6.1.1城市空气质量预报的方法
6.1.2城市空气质量数值预报特点
6.2区域尺度空气质量模式
6.2.1美国CAMx光化学数值预报模式系统
6.2.2MODEL3模式
6.2.3WRF-CHEM模式
6.2.4中国雾-霾数值预报系统CUACEHaze-fog
6.3全球尺度大气化学模式
§7污染源排放清单制作原理及方法
7.1污染源的时空分布及其影响
7.2污染源排放清单的制作
7.3排放清单的评估与验证
§8同化技术在空气污染数值模拟研究和预测中的应用
8.1资料同化技术的基本概念和方法
8.1.1集合卡尔曼滤波
8.1.2变分同化
8.1.3最优插值
8.1.4牛顿松弛近
8.2污染物浓度初始场同化
8.3污染物排放源反演处理的原理及方法
8.4同化技术的实际应用示例
§9小结
第四章局地空气污染物散布的计算处理
§1连续点源高斯扩散模式
1.1无界情形
1.2有界情形
1.3地面源
1.4地面浓度和地面最高浓度
§2连续线源、面源和体源扩散计算公式
2.1横向风积分浓度与线源扩散计算公式
2.2面源扩散公式
2.3体源扩散公式
§3烟团扩散模式
3.1静风烟团模式
3.2烟团轨迹模式
3.2.1一般原理
3.2.2ERT烟团轨迹模式
§4大气扩散参数
4.1早期的大气扩散参数处理模式
4.1.1梯度观测法
4.1.2直接测量湍流特征量的方法
4.2稳定度扩散级别与扩散曲线法
4.2.1P-G-T法
4.2.2扩散曲线法的修改完善与讨论
4.3风向脉动与扩散函数法
4.3.1方法原理
4.3.2扩散函数fy和fz的确定
§5烟流抬升与大气清除过程
5.1烟流抬升及抬升高度计算与应用
5.1.1烟流抬升物理模型及影响因子
5.1.2烟流抬升轨迹与终极抬升概念
5.1.3烟流抬升方程及其闭合求解
5.1.4环境湍流与烟流抬升
5.1.5烟流抬升高度实用计算公式
5.2大气清除过程及计算处理
5.2.1大气清除过程的一般表述
5.2.2高斯烟流扩散公式的修正形式
5.2.3干沉积——下垫面清除
5.2.4湿沉积——降水清除
5.2.5化学转换和空气污染物的滞留与迁移
§6小结
第五章城市尺度空气污染气象学问题
§1城市空气污染气象学问题
城市地区的主要大气物理过程
城市边界层大气过程的多尺度特征
§2城市冠层对气象场的影响
2.1城市冠层风场特征
2.2城市冠层对辐射的影响
2.3城市温度场与城市热岛
§3城市陆面过程的参数化
3.1城市冠层模式
3.2城市冠层动力学效应参数化
3.3城市冠层热力学效应参数化
3.4城市树木冠层效应参数化
3.5显式分辨建筑物的处理
3.6人类活动的影响
§4城市空气质量多尺度模拟系统
4.1城市空气多尺度模拟系统框架
4.2区域边界层气象环境模式
4.3城市尺度边界层数值模式
4.4城市小区建筑物系统模式
4.5大涡模拟方法
4.6半经验方法模型
§5城市空气质量多尺度模拟系统的应用
5.1城市热岛环流对污染物扩散的影响
5.2城市扩张对城市空气质量的影响
5.3人为热对城市空气质量的影响
5.4城市建筑特征对城市空气质量的影响
5.5城市绿化对城市空气质量的影响
§6小区尺度空气污染物扩散的数值模拟
6.1城市街谷与实际小区中的污染扩散
6.2建筑群对风场影响的大涡模拟分析
6.3经验模型在城市建筑群情景下的应用
§7小结
第六章中尺度大气扩散与空气污染气象学研究
§1中尺度气象学基本特征
中尺度大气流动及其尺度特征
1.1.1中尺度时间尺度
1.1.2中尺度空间尺度
1.2中尺度大气流动不同尺度的相互作用
1.3中尺度环流
1.3.1地形诱生的中尺度环流
1.3.2内部产生的中尺度环流
1.4中尺度对流系统
1.4.1对流云
1.4.2锋面环流
1.4.3飑线
1.4.4对流复合体
§2中尺度大气扩散与空气污染气象学研究基本问题
2.1中尺度空气污染气象学问题
2.2中尺度空气污染气象学研究
2.2.1中尺度空气污染气象学的研究内容
2.2.2中尺度空气污染气象学的研究意义和应用
2.3中尺度大气扩散
2.4中尺度大气扩散的观测研究
2.4.1中尺度大气扩散的观测事实
2.4.2观测研究
2.5中尺度大气扩散基本特征
2.5.1平均流的不稳定性
2.5.2水平扩散与垂直扩散的相对重要性
2.5.3切变增强扩散的重要作用
2.5.4垂直平流的贡献
2.5.5地面浓度分布型不同
2.5.6关于拉格朗日积分时间尺度
2.6湍流与中尺度大气扩散
2.6.1湍流
2.6.2中尺度谱
2.7切变与中尺度大气扩散
2.7.1同时的与滞后的切变增强
2.7.2日变化和低空急流
§3中尺度环流对污染物扩散的影响
3.1山谷风环流对污染物扩散的影响
3.2海陆风环流对污染物扩散的影响
§4中尺度天气过程与空气污染
4.1天气过程对污染物扩散的影响
4.2空气污染对天气的影响
§5小结
第七章区域与全球空气污染气象学问题
§1区域与全球大气环境问题
酸雨污染
1.1.1酸雨问题的由来
1.1.2酸雨的成因
1.1.3酸雨的危害
1.1.4酸雨的防治
1.2区域灰霾污染
1.2.1中国霾污染的长期变化趋势
1.2.2霾的产生机理
1.2.3霾的治理
1.3沙尘污染
1.3.1沙尘暴的产生
1.3.2沙尘暴的影响和发展趋势
1.3.3沙尘暴研究及预测与防治
1.4臭氧层保护与臭氧污染控制
1.4.1平流层臭氧变化趋势及臭氧层保护
1.4.2对流层臭氧污染及其控制
§2远距离输送扩散与大气环境容量
2.1污染物的远距离输送
2.2污染物的跨界输送
2.3区域大气环境容量
§3空气污染与气候的相互作用
3.1空气污染物的辐射效应
3.1.1污染气体的温室效应
3.1.2气溶胶的气候效应
3.2气候变化对空气污染的影响
§4小结
内容摘要
大气环境的空气污染密切关系到国计民生、人们生活质量，诱发疾病危及生命。而它的形成、危害与气象条件密切相关。本书旨在论述这一核心问题的模拟与应用及其应对的各类处置和防治。依据我国这一新兴学科发展历程，从基础理论研究着手，结合作者数十年来的科学研究、实际应用和教学积累，以新的思路和特点作系统论述,为提高对空气污染预测、控制和防治的科技水平作出应有贡献。资料源于作者研究团队长期工作积累并部分引进国外优选材料。根据我国空气污染气象学学科发展特点，通过总结论述，提高学术水平并指导实际应用，如新引入的中尺度区域性空气污染气象学和城市气象、大气化学与气溶胶物理等领域的预测预报数值模拟等，对改善我国城市和大工业区空气质量作出重要贡献。基于我国这一学科有别于国外的发展特点，本书论述材料的引入有两个主要特点和创新之处。其一，引入新的学术思想和实践思路，如城市和区域中尺度空气污染气象学基础理论及区域空气质量数值模拟技术的原理和实用模拟研究；其二，引入大气化学过程、细颗粒气溶胶等导致的空气污染问题的论述，作为空气污染气象学重要内容，如对流层臭氧污染、交通污染及霾污染等。以上两点均有别于国外同类同名教材著作。本书选题及著作国内尚未见，国外则大多系教材。本书系自上世纪后期并进入新世纪以来按照我国空气污染气象学学科发展历程和特点编著论述，内容主要包括空气污染气象学问题与大气污染扩散的基本理论处理，大气扩散计算与数值模拟，空气污染的大气化学与大气物理问题，中尺度大气扩散与空气污染气象学研究与应用，空气污染气象学与城市气象应用，区域与优选空气污染气象学问题。全书注意充分引述了学科发展形成的新领域、新内容、新方法，以适应更新的需要。本书可供国内外大气科学或气象类、环境科学与工程类科学研究和业务部门技术人员用，也可兼作高等教育大学本科、研究生及教员教学用书，可供大气环境研究、环保、能源、化工、交通、冶金、城市环境保护及城市规划设计等部门科技人员参考使用。
精彩内容
大气环境的空气污染密切关系到国计民生、人们生活质量，诱发疾病危及生命。而它的形成、危害与气象条件密切相关。本书旨在论述这一核心问题的模拟与应用及其应对的各类处置和防治。依据我国这一新兴学科发展历程，从基础理论研究着手，结合作者数十年来的科学研究、实际应用和教学积累，以新的思路和特点作系统论述，为提高对空气污染预测、控制和防治的科技水平作出应有贡献。资料源于作者研究团队长期工作积累并部分引进国外先进材料。根据我国空气污染气象学学科发展特点，通过总结论述，提高学术水平并指导实际应用，如新引入的中尺度区域性空气污染气象学和城市气象、大气化学与气溶胶物理等领域的预测预报数值模拟等，对改善我国城市和大工业区空气质量作出重要贡献。基于我国这一学科有别于国外的发展特
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