2. 補充地面氣象觀測
如果地面氣象觀測站與項目的距離超過50 km,并且地面站與評價范圍的地理 特征不一致,還需要進行補充地面氣象觀測。在評價范圍內設立補充地面氣象觀測站,站點設置應符合相關地面氣象觀測規范的要求。
一級評價的補充觀測應進行為期1年的連續觀測;二級評價的補充觀測可選擇 有代表性的季節進行連續觀測,觀測期限應在兩個月以上。觀測內容應符合地面氣 象觀測資料的要求。觀測方法應符合相關地面氣象觀測規范的要求。
補充地面氣象觀測數據可作為當地長期氣象條件參與大氣環境影響預測。
3. 常規氣象資料分析內容
(1) 溫度。溫度是決定煙氣抬升的一個因素,溫廓線即反映溫度隨高度的變化影響熱力湍流擴散的能力。通過對溫廓線的分析,可以知道逆溫層出現的時間、頻率、平均高度范圍和強度。逆溫層是非常穩定的氣層,阻礙煙流向上和向下擴散, 只在水平方向有擴散,在空中形成一個扇形的污染帶,一旦逆溫層消退,會有短時 間的薰煙污染。
對于一、二級評價項目,需統計長期地面氣象資料中每月平均溫度的變化情況, 并繪制年平均溫度月變化曲線圖,見圖3-3。一級評價項目除上述工作外,還需酌 情對污染較嚴重時的高空氣象探測資料做溫廓線的分析,見圖3-4,并分析逆溫層 出現的頻率、平均高度范圍和強度。
(2) 風速。風速是指空氣在單位時間內移動的水平距離(m/s),風速可隨時間 和高度變化。從氣象臺站獲得的風速資料有兩種表達方式,一種是有數值的,另一種是用字母C表示的,C代表風速己小于測風儀的最低閾值,通常稱為靜風。
對于一、二級評價項目,需統計月平均風速隨月份的變化和季小時平均風速的變化。即對多年氣象資料的風速按相同月份和不同季節每天同一時間進行平均,求得每
月和不同季節每小時的平均風速,并繪制隨月份的變化曲線圖,見圖3-5和圖3-6。風向、風頻。風向指風的來向。氣象臺站風向資料通常用16個風向來表達,即北風(N)、東北偏北風(NNE)、東北風(NE)、東北偏東風(ENE)、東風 (E)、東南偏東風(ESE)、東南風(SE)、東南偏南風(SSE)、南風(S)、西南偏 南風(SSW)、西南風(SW)、西南偏西風(WSW)、西風(W)、西北偏西風(WNW)、 西北風(NW)、西北偏北風(NNW)。靜風的風向用C表示。風頻指某風向占總觀測統計次數的百分比。風向玫瑰圖是統計所收集的多年地面氣象資料中16個風 向出現的頻率,風向統計資料見表3-13 (靜風頻率為32.22%),然后在極坐標中按 16個風向標出其頻率的大小,
(4)主導風向。主導風向指風頻最大的風向角的范圍。風向角范圍一般在連續45°左右,對于以十六方位角表示的風向,主導風向范圍一般是指連續兩到三個風向角的范圍。某區域的主導風向應有明顯的優勢,其主導風向角風頻之和應彡30%,否則可稱該區域沒有主導風向或主導風向不明顯。在沒有主導風向的地區,應考慮項目對全方位的環境空氣敏感區的影響。從圖3-8中可以看出主導風向應是E-ESE-SE的風向范圍,其主導風向角風頻之和約為32%。
6.特殊氣象條件分析
(1)邊界層結構和特征參數
受下墊面影響的幾公里以下的大氣層稱為邊界層,大氣邊界層是對流層中最靠 近下墊表面的氣層,通過湍流交換,白晝地面獲得的太陽輻射能以感熱和潛熱的形 式向上輸送,加熱上面的空氣,夜間地面的輻射冷卻同樣也逐漸影響到上面的大氣,這種熱量輸送過程造成大氣邊界層內溫度的日變化。另一方面,大型氣壓場形成的 大氣運動動量通過湍流切應力的作用源源不斷向下傳遞,經大氣邊界層到達地面并 由于摩擦而部分損耗,相應地造成大氣邊界層內風的日變化。由于受太陽輻射、地 表輻射的熱量輸送,以及地表的摩擦力等作用,形成邊界層內的溫度和風速的變化。
在陸地高壓區,邊界層的生消演變具有明顯的晝夜變化,晴朗天氣條件下大氣 邊界層的生消演變規律見圖3-9。在日間,受太陽轄射的作用地面得到加熱,混合 層逐漸加強,中午時達到最大高度;日落后,由于地表輻射,地面溫度低于上覆的 空氣溫度,形成逆溫的穩定邊界層;次日,又受太陽輻射的作用,混合層重新升起。
大氣邊界層的生消演變規律依賴于地表的熱量和動量通量等因素,污染物 的傳輸擴散取決于邊界層的特征參數。在《環境影響評價技術導則一大氣環境》 (HJ 2.2—2008)中推薦的AERMOD和ADMS模型中通過常規氣象資料計算出有 混合層高度(/0、莫寧一奧布霍夫長度(Monin-ObukhoY)[以下簡稱莫奧長度amQ)] 等邊界層參數,了解這些參數的物理含義,對分析污染物傳輸擴散很有意義。
混合層高度a):混合層是指對流邊界層的高度,也就是在大氣邊界層處于不穩定層結時的厚度(圖3-9)。通常晴朗白天中緯度陸地上的大氣邊界層基本上都屬于不穩定的類型,混合層越高,對流邊界層越不穩定,在強不穩定條件下,混合 層高度可達到1km以上?;旌蠈拥母叨葲Q定了垂直方向污染物的擴散能力,通常 在小風強不穩定條件下,高煙囪(100m以上)附近1km左右有污染物高濃度聚 集區,隨距離增加污染物濃度衰減很快,此現象也說明了在強不穩定條件下,污染物在垂直方向很快擴散到地表。
莫奧長度莫寧與奧布霍夫認為對于定常、水平均勻、無輻射和無相變 的近地面層,其運動學和熱力學結構僅決定于湍流狀況。莫奧長度am。)反映了 近地面大氣邊界層的穩定層結的狀況,見圖3-10莫奧長度am。)與穩定度和混合 層聞度的關系。
從圖中可以看出,當近地面大氣邊界層處于穩定狀態,zm。數值越 小或混合層高度(h)與Lm。的比值(/2/Lm。)越大,越穩定,混合層高度則越低; 當Lm()<0,邊界層處于不穩定狀態,IAJ數值越小或|A/AJ越大,越不穩定,混合 層高度則越高;當IAJ—邊界層處于中性狀態,此種情況下,混合 層高度大約有800 m。
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