Principles of Air Pollution Meteorology Lyons pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley and Sons Ltd

作者:Bill., Tom. Lyons Scott

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:1990-2-15

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9781852930790

丛书系列:

图书标签:

• 空气污染
• 气象学
• 大气科学
• 环境科学
• 大气扩散
• 污染传输
• 微气象学
• 空气质量
• 环境监测
• Lyons

空气污染的气象学原理 绪论：城市之肺与无形之敌 我们生活的城市，如同一个庞大的生命体，而它的“肺”——大气，承载着我们呼吸的每一缕空气。然而，随着工业化和城市化的进程，这片赖以生存的空气正悄然被各种污染物侵蚀。从汽车尾气排放的氮氧化物，到工厂烟囱冒出的二氧化硫，再到建筑扬尘产生的悬浮颗粒物，空气污染已成为影响人类健康、生态环境以及气候变化的关键因素。理解空气污染的产生、扩散和转化，以及它们与气象条件之间的复杂互动，是有效防治污染、守护我们“城市之肺”的基石。 第一章：大气运动的脉络——风场的解析 风，是空气污染扩散最直接、最普遍的载体。本章将深入探讨风场的形成机制，从宏观的行星风带，到局地的海陆风、山谷风，再到城市微尺度下的建筑迎风面和背风区效应。我们将解析不同气象条件下风速、风向的演变规律，以及它们如何引导污染物在空间中的迁移。理解不同地形地貌和城市结构对风场的影响，是预测污染物扩散路径、评估潜在污染风险的首要步骤。我们将运用气象观测数据和数值模拟技术，揭示风场变化背后的动力学原理，为污染扩散模型的构建奠定基础。 第二章：温度的魔术——大气稳定度与混合 大气稳定度，如同给污染物“穿上”一层或厚或薄的“外套”，决定了它能否顺利地向上扩散稀释，还是被“压制”在近地面。本章将聚焦于影响大气稳定度的关键因素，包括温度垂直分布（绝热递减率、实际温度递减率）、地面辐射加热和冷却效应，以及云层和水汽的调节作用。我们将详细介绍不同稳定度等级（不稳定、中性、稳定）下，大气垂直混合的强度差异，以及这对污染物浓度的直接影响。特别是在晴朗的夜间，地表快速冷却形成的逆温层，往往会将污染物“封锁”在近地面，导致严重的环境污染事件。 第三章：降水的净化——雨滴的洗礼 降水，是大自然赋予大气的一种天然净化机制。本章将探讨不同类型的降水（雨、雪、雾）如何通过“湿沉降”作用，将空气中的颗粒物和水溶性气体污染物从大气中清除。我们将分析降雨强度、降雨持续时间以及污染物本身的物理化学性质对湿沉降效率的影响。例如，细小的颗粒物更容易被水滴捕获，而一些非水溶性的气体则可能逃逸。同时，我们也会触及“酸雨”现象，探讨大气中的二氧化硫、氮氧化物在降水过程中发生的化学反应，以及其对生态环境的深远影响。 第四章：能见度之谜——颗粒物与散射 能见度，是空气质量最直观的体现之一，而颗粒物是影响能见度的主要罪魁祸首。本章将深入剖析大气中颗粒物的来源、组成和物理化学特性，包括其粒径分布、表面特性以及吸湿性。我们将详细阐述颗粒物如何通过散射和吸收可见光，降低大气的透明度，形成雾霾现象。同时，我们将研究不同气象条件，如湿度、温度以及是否存在化学反应，如何促进颗粒物的增长和聚集，从而进一步恶化能见度。理解颗粒物与能见度之间的定量关系，对于制定有效的颗粒物控制策略至关重要。 第五章：化学的舞蹈——污染物的大气转化 空气污染物并非只是单纯地在空气中“漂浮”，它们还会在大气中经历复杂的化学转化过程。本章将介绍光化学反应、氧化还原反应以及催化反应等主要的大气化学过程。我们将重点关注臭氧、二次颗粒物等二次污染物的形成机制，以及它们在大气中的迁移和累积。例如，在强烈的太阳辐射下，氮氧化物和挥发性有机化合物会发生光化学反应，产生地面臭氧，对人体健康和植被造成危害。理解这些化学转化过程，可以帮助我们识别污染物的“源头”和“转化路径”，从而更精准地进行源头控制。 第六章：城市的气候“屏障”——建筑与下垫面的影响 城市特有的建筑结构和下垫面，如高楼大厦、宽阔的道路和绿地，对空气污染的扩散产生了复杂的影响。本章将探讨城市峡谷效应、屋顶效应以及城市热岛效应等对空气动力学和污染物扩散的影响。高层建筑之间形成的“城市峡谷”可能阻碍水平方向的风力扩散，导致污染物在低洼地区积聚；而城市下垫面的热力性质差异，如沥青路面吸收太阳辐射，可能改变局地的温度分布，从而影响大气稳定度和垂直混合。我们将分析不同城市形态和下垫面特征，如何改变风场和温度场，进而影响污染物的浓度分布。 第七章：预警与决策——气象数据在污染防治中的应用 准确的气象信息是预测空气污染趋势、制定有效应对措施的关键。本章将介绍如何利用气象观测数据（如风速、风向、温度、湿度、降水等）和数值天气预报模型，来预测空气污染的扩散和浓度变化。我们将探讨如何结合气象预报和污染排放清单，进行短期和中长期的空气质量预警，为政府部门和公众提供及时的决策依据。同时，我们也将介绍气象数据在污染源识别、污染扩散模拟以及污染控制策略评估等方面的应用。 结语：协同治理，共绘清新蓝图 空气污染的防治，是一项复杂而艰巨的系统工程，它离不开对“气象学原理”的深入理解和应用。通过掌握风场的规律、大气稳定度的变化、降水的净化能力、颗粒物的散射效应、污染物的化学转化以及城市环境的特殊影响，我们才能更有效地预测和控制空气污染。未来的空气质量改善，需要科学研究的不断深入，更需要政府、企业和公众的协同努力，共同构筑一个清新、健康的空气环境，让“城市之肺”重获勃勃生机。

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接着深入下去，本书在处理“传输与扩散”这部分内容时，展现出了令人惊叹的深度和广度，这绝对不是那种浅尝辄止的入门读物能比拟的。它对湍流模型的探讨，特别是雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）在实际应用中的局限性以及大涡模拟（LES）的优势与挑战，被剖析得极为透彻。很多同行推荐的书籍往往只停留在理论框架的介绍，但这里，作者似乎把自己多年的野外观测经验也融入了进去，用大量的实例数据来佐证不同的扩散模型在特定地形和气候条件下的适用范围和误差分析。我记得有一次讨论到复杂地形下的流场模拟，书中详细对比了高斯羽流模型在山谷和城市峡谷中失效的原因，并引入了更先进的拉格朗日粒子模型来解释污染物如何被困在局部环流中，这种对“失败案例”的诚实分析，反而比一味宣扬模型的成功更有说服力。它教会我的不是“应该如何计算”，而是“在什么情况下这些计算会出错，以及为什么”。

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总而言之，这是一部极具分量的学术著作，它成功地在深度、广度以及可读性之间找到了一个令人赞叹的平衡点。它对大气物理过程的细致描摹，对复杂模型的深入解析，以及对化学与环境影响的全面整合，都使其超越了一般的参考书的范畴，更像是一部系统性的“大气过程百科全书”。书中散发出的那种对精确性的执着追求，尤其体现在对不确定性分析的探讨上——作者从不回避现有模型的不足，反而鼓励读者去挑战和改进它们。这激发了我作为研究者更深层次的思考：真正的科学探索，就是在已知边界上不断寻找未知的空白。阅读完毕后，我感觉自己对如何科学地监测、模拟和最终控制空气污染，有了一套更加坚实、更加全面的知识框架作为支撑，这无疑是我学术生涯中一次宝贵的投资。

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这本书最让我感到惊喜的是其跨学科的视野，它并没有将气象学孤立起来，而是将污染物自身的化学性质和生态影响也纳入了考量体系。例如，在讨论光化学烟雾形成机理时，作者对氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOCs）的复杂连锁反应的描述，精确到每一个自由基的生成与湮灭过程，那种化学动力学的严谨性，让我这个偏向物理背景的读者都感到震撼。更难能可贵的是，它没有止步于化学反应式，而是立刻将这些理论与实际的大气臭氧预报模型联系起来，探讨了模型参数的不确定性如何影响区域尺度的预警系统。这种将“微观反应”与“宏观治理”紧密结合的处理方式，使得全书的知识体系显得非常完整和闭合，让人意识到空气污染的治理绝非单纯的气象学问题，而是物理、化学、工程学等多重约束下的复杂系统工程。

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从排版和阅读体验的角度来看，这本书的设计也相当用心，尽管内容是尖端科学，但图表的质量极高，极大地辅助了对空间概念的理解。特别是那些关于风廓线和逆温层结构的剖面图，线条清晰，注释到位，很多时候，一个好的图表胜过千言万语的文字描述。我特别喜欢它在引入新的数学工具或统计方法时，总会附带一个“应用案例”，这避免了读者陷入纯粹的数学推导而迷失了研究目标。例如，在讨论长期趋势分析时，它细致地介绍了时间序列分解方法如何被用来分离出气候变化、人为排放和短期天气波动这三个主要影响因子，并用实际的PM2.5长期监测数据进行了演示。这种注重实践操作和结果解释的编排，使得这本书不仅是知识的来源，更像是一本高阶研究方法的指导手册，非常适合希望将理论转化为实际研究项目的科研人员。

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这本书的开篇就给我留下了极其深刻的印象，它并非那种枯燥的教科书式介绍，而是以一种近乎诗意的笔触，将大气这片无形的领域描绘得既复杂又充满魅力。作者似乎对流体力学的微观变化有着近乎痴迷的关注，每一个章节的推进都像是沿着一条精心铺设的轨迹，引导读者从宏观的天气系统，逐步深入到微观的气溶胶与化学反应的细致交互中去。我尤其欣赏它在概念引入时的那种循序渐进，比如对边界层结构成因的阐述，它没有简单地抛出公式，而是结合了实际的日照变化和地表加热过程，仿佛带着你在一个晴朗的早晨，亲身感受气团是如何被“唤醒”并开始垂直混合的。这种叙事方式极大地降低了理解复杂物理模型的门槛，让那些原本抽象的术语——什么普朗特数啊，什么博文斯克长度啊——都鲜活了起来，不再是冷冰冰的数学符号，而是驱动着污染物扩散的关键力量。读完前几章，我感觉自己对“风”的理解已经超越了日常的直观感受，开始能从能量和梯度的角度去审视它对空气质量的决定性作用。

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