第三章城市气候

城市生态环境学第三章城市气候UrbanClimate

主要内容§城市化对气候的影响及机制(theEffectanditsmechanism

ofUrbanizationtoclimate)§

城市热岛效应(UrbanHeatIslandEffect

)§

城市的大气、水分效应(UrbanAtmosphereandMoistureEffect

)§

城市的风场效应(UrbanWindfieldEffect)§

城市主要气象灾害及防御对策(MainMeteorologicalDisastersandtheirDefensiveCountermeasuresofCity)第一节

城市化对气候的影响及机制一、城市气候的基本特征1.辐射和气温(RadiationandTemperature)

城市直接辐射和总辐射比郊区少；

“混浊岛效应”城市气温比郊区高，形成城市热岛一、城市气候的基本特征2.风和湍流（WindandTurbulence

）城市的风速比郊区小，风向不稳定；城市空气多湍流运动，有热岛环流和城市风。3.蒸散和湿度(EvapotranspirationandHumidity

)城市蒸散量和空气湿度比郊区小城市干岛一、城市气候的基本特征4.云和雾（CloudandFog）城市云量比郊区多，尤其是低云；城市的雾比郊区多，一些城市具有光化学烟雾。5.降水(Precipitation

)城市对流性降水比郊区多。二、城市化对气候影响的机制

城市气候城市除了受当地纬度、大气环流、海陆位置、地形等区域气候因素的作用外，还受人类活动(生产与生活)中放出热量及水汽的影响，因而形成有别于近郊区和乡村的局地气候。通常我们称之为城市气候。

1、城市下垫面性质变化及其影响（1）下垫面的热力学特性影响温度(ThermodynamicscharacteristicsofUnderlayingSurfaceinfluencetemperature)热力特性：比热、热容量、导热率、吸热、反射、透射、蓄热能力等城市对太阳辐射的反射率比郊区小，导热率、热容量和热导纳(热惯性)比郊区大，蓄热能力比郊区强。——城市温度高。1、城市下垫面性质变化及其影响（2）下垫面的水分循环特性影响湿度(WaterCirculationcharacteristicsofUnderlayingSurfaceinfluencehumidity)下垫面的水分循环特性主要指蒸发、蒸腾、凝结、透水、贮水的性能。城市下垫面贮藏水分能力比郊区差，地面蒸发和植物蒸腾均比郊区小。进入空气中的水分少，温度又较高，因此城市湿度（绝对湿度和相对湿度都比郊区小）1、城市下垫面性质变化及其影响（3）下垫面的动力学特性影响气流(DynamicCharacteristicsofUnderlayingsurfaceinfluenceFlow)下垫面的动力学特性主要是指摩擦、阻滞、抬升等性能。城市道路、建筑物使城市下垫面粗糙度较郊区大，风速减小，风向不稳定。2、城市大气成分改变及其影响城市大气成分的改变主要是指固态颗粒物（烟灰、粉尘、扬尘等）和气态的有毒有害气体（二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等）的含量变化。

城市中大气污染物和污染源污染源固定源：燃料燃烧、废物焚化、工业生产流动源：汽车、火车、轮船、飞机等自然环境与城市环境比较:城市大气污染源城市大气中的主要污染物分类 成分 烟尘,粉尘碳粒,飞灰,碳酸钙,氧化锌,氧化铝硫化物二氧化硫,三氧化硫,硫酸,硫化氢,硫醇氮化物

一氧化氮,二氧化氮,氨等 氧化物臭氧,过氧化物,一氧化碳等 卤化物氯,氟化氢,氯化氢等 有机化合物甲醛,有机酸,焦油,有机卤化物,酮等3、城市人为热释放及其影响人为热(AnthropogenicHeat

)是由于人类生产、生活活动以及生物新陈代谢所产生的热量。如家庭炉灶取暖、工厂生产、公共交通、人、畜的新陈代谢和其他各种能源燃烧所排放的热量,使城市比郊区增加了许多额外的热量收入。这种人为的热量在某些中高纬度城市可以接近或超过太阳辐射热量。如在德国的汉堡每天的煤燃烧所产生的热量为167Jcm2,而冬季地面从太阳直接辐射和天空辐射一天中所得到的热量为175Jcm2。在莫斯科,人为热竟超过太阳辐射热的3倍,对城市增温的影响十分显著。三、城市大气分层城市气候所涉及的范围主要包括三个部分:城市覆盖层：地面以上至建筑物屋顶城市边界层：建筑物屋顶向上到积云中部城市羽尾层（市尾烟气层）：位于城市的下风方向。该层的气流、污染物、云、雾、降水和气温均受到城市的影响。羽尾层之下为“乡村边界层”城市大气分层城市气候所波及的范围第二节城市热岛效应一、城市热岛及其表示方法1、城市热岛

(urbanheatisland)城区气温高于四周郊区，如果绘制等温线图，则形成等温线呈闭合状态的城市高温区，这个高温区被比喻为立于四周较低温度的乡村海洋中的孤岛，称为“城市热岛”。第二节UrbanHeatIslandEffect城市热岛效应城市内部气温比周围郊区高的现象。是城市化对气候影响最典型的表现。无论在中高纬度或低纬度地区，这一现象均普遍存在。城市热岛效应可以从两个方面来分析：同一时间城市和郊区气温的对比同一城市历史发展过程中气温的前后对比第二节城市热岛效应2、热岛强度（Tu-r）热岛强度（Tu-r）=同时间同高度(离地1.5m)热岛中心与近郊的气温差值。“城市热岛”矗立在农村较凉的“海洋”之上,国内外均如此:冬季傍晚上海市区比郊外要高2～5C;巴黎城中心年均温比郊区高1.7C第二节城市热岛效应城市发展过程中气温的前后对比随城市化发展，市区呈现出越来越暖的趋势。如东京历史时期气温逐年变化可分三个阶段：1920～1942年:气温变化趋势逐年上升(城市发展)1942～1945年:气温变化趋势逐年下降(正值第二次世界大战期间,东京城市受到大规模的破坏,城市热岛效应不存在)1945～1967年:气温变化趋势逐年上升(战后城市建设迅速恢复,气温又开始回升)日本东京1916~1965年年平均气温的变化二、城市热岛的时空变化及其影响因素（一）城市热岛的空间分布①城市高温中心出现在人口密集、建筑密度大、工商业最集中的城区；（一）城市热岛的空间分布②城市高温区内等温线稀疏、气温水平梯度小，而城区边缘气温水平梯度大、等温线密集；③闭合等温线分布和走向大致与城区轮廓平行；④城区内由于土地利用类型和下垫面性质不同，气温也有高低之别。城市热岛温度剖面示意图二、城市热岛的时间变化（一）城市热岛强度的周期性变化日变化:夜晚强,白昼午间弱年变化:冬秋两季比夏春两季表现更明显,可能归因于冬季城市取暖耗能较多,释放大量人为热量周变化:明显受工休日周期影响,周末弱,周内强蒙特利尔夏季热岛强度的日变化(无云无风天气)逐时降温率

T/t(C.h-1)热岛强度

Tu-r

(C)城市乡村维也纳城市和郊区气温差值的日变化美国两座城市冬季热岛强度Tu-r(℃)的周变化二、城市热岛的时间变化（二）城市热岛强度的非周期性变化1）临界风速：风速大则热岛效应小，超过临界风速时则消失2）云量：强热岛大多出现在无云的天气状态下北京地区热岛消失的临界风速三、城市热岛的其他不规则变化城市热岛强度的地区差异①城市热岛强度与城市的布局形状、城市地形等有密切关系：团块状紧凑布局，城中心增温效应强。条形分散结构，城中心增温效应弱。盆地或凹地，由于风速小，热岛效应特别强，这里不仅抵消了冷空气的下沉作用，反而成为最暖的热岛中心②城市规模（面积、人口及其密度等）对热岛强度亦有影响③与区域气候条件也有一定关系城市规模与城乡气温(夜晚)差别的关系三、城市热岛的其他不规则变化④城市附近自然景观以及城市内部下垫面性质亦对城市热岛强度起一定作用。无绿化的宽阔街道和广场，到中午时剧烈增温，在夜里又急剧冷却，气温日振幅最大。林荫道和有绿化的广场白昼较凉爽，气温的日振幅较小。上海市区公园同其附近街道的气温平均差值(℃)四、城市热岛的生态环境效应加重城市空气污染；影响取暖季节和能耗；影响城市积雪；影响无霜期和物候期；夏季的热岛效应加强城市高温的酷热程度，易产生高温灾害，影响健康舒适。削减夏季城市热岛强度，防御夏季高温灾害，减少经济损失和保护城市生态环境。第三节城市大气水分效应UrbanAtmosphereandMoistureEffect

一、城市空气湿度(Urbanairhumidity)

指城市空气中的气态水分，表示城市空气的干湿程度或城市空气的水汽含量。（一）城市的绝对湿度(absolutehumidity)和相对湿度(relativityhumidity)城区年均绝对湿度和相对湿度比郊区低一、城市空气湿度

欧洲几座城市年平均湿度的城乡差异

维也纳

柏林

特利尔

科隆

弗罗茨瓦夫

慕尼黑

(20年平均)(14年平均)(2年平均)(3年平均)(9年平均)(4年平均)城乡绝对湿度差(Pa)

-20-20-50 -40-50-25城乡相对湿度差(%)

-4

-6

-6 -6

-6

-5.5产生干岛效应(DryIslandEffect)

。城市干岛：等湿度线呈闭合状态的城市低湿度区二、城市的云和雾1、城市云量多于郊区，尤其是低云2、城区比郊区雾多，尤其是浊雾，使能见度低

城市多雾的原因，首先是因为人为造成的大气污染，颗粒物质为雾的形成提供了丰富的凝结核。城市中鳞次栉比的建筑物群，增加了下垫面的粗糙度，减少了风速，为雾的形成提供了合适的风速条件。又由于城市热岛环流，郊区农村带来的水汽，使低空辐合上升凝结成雾的机率增大。雾对城市生态环境的影响城市的大雾阻碍交通，使航班停开，增加城市交通事故。大雾阻滞了空气中污染物的稀释与扩散，加重了大气污染。城市雾还减弱了太阳辐射，不利于人类与其它生物的生活。三、城市降水(UrbanPrecipitation

)（一）城市化对降水的影响

不同观点：城市化使降水增加，尤其是城市的下风方；城市化对降水有减少的效应；城市化对降水无影响；城市化使对流性降水明显增多

（二）城市化影响降水的机制

观点一：城市中的降水量比郊区多,一般比郊区多5%～15%。形成城市降水较多的原因有三：第一,

城市热岛效应城市由于有热岛效应,大气层结不稳定,有利于产生热力对流,当城市中水汽充足时(城市中还有一定量的人为水汽和人工管道供应的水分),容易形成对流云和对流性降水。（二）城市化影响降水的机制第二，城市阻滞效应。城市参差不齐的建筑物，其粗糙度比附近郊区平原大。它不仅能引起机械湍流，而且对移动滞缓的降水系统(如静止锋、静止切变、缓进冷锋等)有阻滞效应，使其移动速度减慢，在城区滞留时间加长，因而导致城区的降水强度增大，降水的时间延长。第三，城市凝结核效应。城市因生产和生活强度较大，空气中尘粒及其它微粒比周围地区多，为形成降水提供了丰富的凝结核。（二）城市化影响降水的机制观点二：城市下垫面蒸散量和水分贮存量比郊区小城市由于地面一般经人工铺装,植被覆盖率低,不透水面积大,降雨后雨水滞留地面时间短,地面水分蒸发量及植物蒸腾量均小于郊区。使城市空气湿度减少，是不利于降水形成的条件。因此，城市化对降水的影响因素互相抵消，没有使降水增加或使降水减少的效应。（二）城市化影响降水的机制

根据在美国东北部一个小流域的观测研究估算:当流域面积的25%为不透水区时,

其年蒸腾量要减少19%;若不透水面积增加到50%,年蒸腾量减少38%;不透水面积增大到75%时,则年蒸腾量减少59%。*城市降水的形成机制十分复杂，还有不确定的天气气候因素。（三）城市降水变化的生态环境效应１、城市降水强度（单位时间降水量）增加，使城市雨洪径流增大，洪水增多，加剧土壤侵蚀，加速河湖和下水道系统淤积，使城市排水管网漫溢增多，从而提高防洪标准，增加费用开支。城市下垫面的水分收入量比郊区多,而向空气的蒸散量和向下垫面内部的渗透贮存量比郊区少,则其径流量必然要比郊区大得多。城市在降雨后,径流量急剧增高,很快出现峰值,然后又迅速降低,其径流曲线非常陡峻,急升急降。郊区径流曲线则平缓得多,其峰值比市区低,出现时间比市区迟,缓升缓降。降雨后城市与郊区径流曲线的图式曲线下的面积

代表径流总量（三）城市降水变化的生态环境效应２、降雨总量增大，冲洗污染物增多，水体污染加剧，水处理负担加重；另一方面，径流量增大，提高自净能力，又可改善水环境污染。3、强对流性降水增多，并常伴随冰雹、雷暴等灾害性天气，农业受灾减产，生命财产遭到损失。在城市还因影响能见度，使交通事故增多。（四）酸雨（AcidRain）

１、酸雨的形成及分布酸雨：指pH值小于5.6的降水（雨、雪和雾）。酸沉降：湿沉降、酸性颗粒物的干沉降。酸雨的起源：酸雨中所含的酸主要是硫酸和硝酸，是化石燃料燃烧产生的SO2和NOx排到大气后转化而来。酸雨的形成硫氧化物、氮氧化物、重金属微粒、环境中稳定的有机化合物和有助于形成光化学氧化剂的活性有机物，这些物质在太阳光的照射下会发生一系列物理和化学作用和转化，使硫氧化物转化为硫酸、氮氧化物转化为硝酸、有机物转化为有机酸，这些产物又与云中的水蒸气作用，最后以酸性雨和雪的形式沉降下来。酸雨的类型通常SO2是形成酸雨的主要污染物。以硫酸为主的酸雨称硫酸型酸雨；而在NOx污染严重的地方，酸雨中硝酸可占相当大的比例，称为硫酸-硝酸型酸雨。世界四大酸雨区：西北欧、英国北部酸雨区；美国东北部、加拿大酸雨区；日本东京酸雨区；中国西南、华南酸雨区我国酸雨分布图2、酸雨的生态环境效应酸雨淋溶土壤，使营养元素流失，抑制微生物固氮和分解有机质活动，使土壤贫瘠；酸雨影响植物生长，危害城市绿化，减弱作物的光合作用和抗病虫害能力，影响生产；酸雨使地下水酸化，微量元素超标，影响供水条件；酸雨使河、湖、库、塘等水体酸化，危害水生生物，鱼虾死亡，破坏生态平衡；酸雨腐蚀建筑材料、文物古迹、桥梁、楼宇、船舶、车辆、机电设备等。德国约有1／3森林受到酸雨不同程度的危害酸雨造成死亡之湖（纽约州）酸雨腐蚀墙体第四节风场效应

(UrbanWindfieldEffect)一、城市化对风的影响（一）城市的地面风１、摩擦使城市风速减小，但有一临界风速值城市建筑物增大了近地层的粗糙度，对低层气流产生摩擦效应，使流经城区的气流受阻减速。减弱作用是在风速大于风速临界值时表现出来的，当风速小于某一临界值时，城市对风速有加强作用。北京：１、４、10月的临界风速值为１m/s,7月为4m/s一、城市化对风的影响2、城区内因受热不均而产生街道风城市建筑物由于受热不均匀而产生局部热力环流，称“街道风”。3、城市峡谷效应产生“急流”气流在两排高大建筑物之间的街道通过时，类似在两座高山间的峡谷中，气流加速前进，称“城市峡谷效应”，使风速增大，达到一定程度称“急流”。盛行风与街道平行时最易产生街道峡谷效应。一、城市化对风的影响4、建筑物的阻障效应当气流与建筑物垂直时，受阻碍减速，翻越高大建筑物在背风面下沉时，往往产生涡流，阻碍污染物质迅速扩散排走，而停滞在某一地段内，加剧污染。必须指出：风速与污染浓度的关系是比较复杂的,如其它条件相同,二者一般呈反比关系。一、城市化对风的影响5、城市风分布不均匀，时大时小，阵性大，风向不定市区内的风速大小与街道的宽窄、走向、大范围盛行风向有关。一、城市化对风的影响（二）城市热岛环流在天气睛朗无云，大范围内气压梯度极小的形势下，由于城市热岛的存在，城市中形成一个低压中心，并出现上升气流。从热岛垂直结构看来，在一定高度范围内，城市低空都比郊区同高度的空气为暖，因此随着市区热空气的不断上升，郊区近地面的空气必然从四面八方流入城市，风向向热岛中心辐合。在晴朗的夜间城市热岛环流模式（二）城市热岛环流

(Urbanheatislandcirculation)

此时郊区因近地面层空气流失需要补充，于是热岛中心上升的空气又在一定高度上流回到郊区，在郊区下沉，形成一个缓慢的热岛环流(heatislandcirculation)，又称城市风系。在近地面部分风由郊区向城市辐合,称为乡村风(countrybreeze)。应该指出,向城市中心辐合的乡村风,并不是很稳定的,它往往具有间歇性或脉动性(周期性)。此脉动周期约为1.5~2.0h。这种脉动性在夜间特别明显。二、城市风场对人类活动的影响1、城市风随着城市的发展，人口增多，建筑物的密度和高度增加，下垫面的粗糙度加大，因而有使城市年平均风速减小的趋势。上海历年风速(m/s)上海地区1980年年平均风速示意图二、城市风场对人类活动的影响2、盛行风与城市规划盛行风：当地最多风向的风。

朱瑞兆于1980年根据我国600多个气象台站1月、7月及全年的风向频率玫瑰图进行相似形分类,将我国按风向大致划分为4大类型区:季节变化型、主导风向型、无主导风向型、准静止风型二、城市风场对人类活动的影响季节变化型:中国东半壁多属之,盛行风向随季节变化而转变,冬季风向偏N,夏季偏S主导风向型:一年中不管什么季节都有相同的盛行风向。新疆-内蒙(N,WN),云贵(SW),青藏(W)无主导风向型:全年风向不定,各方位风向频率相当,没有一个较突出的盛行风向。宁夏-甘肃河西走廊-陇东-内蒙阿拉善准静止风型:全年静风频率在50%以上,年平均风速在1.0m/s以下的地区。四川,西双版纳城市规划风向分区图(朱瑞兆,1980)二、城市风场对人类活动的影响1季节变化型：中国东半壁多属之，盛行风向随季节变化而转变，冬季风向偏N，夏季偏S例如南昌市，冬季盛行北风，风频27%，加上东北偏北风，风频为52%；夏季盛行西南风，风频为19%，加上西南偏南风，风频为36%，夹角为135~180，全年最小风频方向为西北偏西，风频为0.6%，工业企业应布置在这个方向，居住区应在东南偏东方向南昌风向频率玫瑰图(于志熙,1992)盛行风与城市规划城市规划布局时要尽量避开冬夏对吹的风向，选择最小风频方向。向大气排放污染物质的工厂企业，布局在城市最小风频方位对城市的污染最少；工业区、居民区并排布局在与盛行风向垂直的方向，并用防护林隔离。双主导风向型也属此类。盛行风与城市规划2主导风向型：一年中不管什么季节都有相同的盛行风向新疆-内蒙(N,WN),云贵(SW),青藏(W)

可将有污染的工厂企业布置在常年主导风向的下风侧，居住区布置在主导风向的上风侧。山区城市选与风向平行的山谷。盛行风与城市规划3、无主导风向型：全年风向不定，各方位风向频率相当(<10%)，没有一个较突出的盛行风向。宁夏-甘肃河西走廊-陇东-内蒙阿拉善。在城市规划，尤其是在有污染企业的选址上，将风速和风向同时考虑：污染系数：Fi=fi/ui其中Fi为污染系数，表示来自i方位的污染程度；fi为i方位的风向频率；ui为i方向的平均风速污染系数与风向频率成正比，与风速成反比盛行风与城市规划污染风频Ri：某方向污染风频，为该方向污染系数与该地总平均风速的乘积。

Ri=fi×（ū／ui)fi为i方位的风向频率，ū

为该地的总平均风速，ui为i方向的平均风速污染风频越大，其下风方受污染越重，求出各风向的污染系数和污染风频，绘制污染风频玫瑰图，据此可判断污染严重的方位。污染企业应设在污染风频最低的方位，城市受污染程度就轻。盛行风与城市规划4、小风、准静止风型：全年静止频率50%以上，年平均风速1.0m/s以下。（如四川,西双版纳）由于准静止风型地区，城市无法从污染风频中寻找污染最小的方位，因此有污染的工厂企业宜置于卫生防护距离之外，卫生防护距离大小需视企业有害物质的危害程度和扩散稀释条件、地形气象等因素而定《工业企业卫生防护距离标准》盛行风与城市规划一般说来，在风速不大，大气较稳定和地形较平坦的条件下，污染物质最大着地浓度出现在烟囱烟体上升有效高度10~20倍之间，因此居民区应布在烟囱有效高度20倍距离之外的地区考虑风对大气污染影响作用的城镇布局图式盛行风与城市规划从城市整体而言，其平均风速比同高度的开旷郊区小，但在城市覆盖层内部风的局地性差异很大。有些地方风速极微；而在特殊情况下，某些地点其风速亦可大于同时期同高度的郊区。造成城市覆盖层内部风速差异的主要原因是由于街道的走向、宽度、两侧建筑物的高度、形式和朝向不同,当风吹过城市建筑物时,因阻障效应产生不同的升降气流、涡动和绕流等,使风的局地变化复杂化。盛行风与城市规划盛行风遇到不能穿透的建筑物时,在迎风面上一部分气流上升越过屋顶,一部分气流下沉降至地面,另一部分则绕过建筑物的周侧向屋后流去。当盛行风向与街道平行时,由于狭管效应,风速会加大。如果风向与街道成一定角度则风受阻而速度减小。在街道中部风速要比人行道靠近建筑物的部分大些。如果以街道中心的风速算作100%的话,那么在迎风面的人行道风速为90%,背风面的人行道风速只有45%。人行道旁如果种植行道树,树叶茂盛时风速将再减低20%~30%;在公园的浓荫中,风速更会削弱50%上下。局部环流与城市规划1海陆风、山谷风的影响沿海（沿湖、沿河）城市，海陆风或湖陆风显著，风向以日为周期有规律地交替，白天吹海风，夜间吹陆风。城市规划布局应将工厂企业和居住区平行海岸（垂直海陆风方向）布置，污染机会最小。沿海城市(如日本神户,大阪,横滨,中国的天津等)为了海运方便，往往将工业区设在海滨,生活区放在内地然而由于海滨地区有海陆风的影响，白天工业区的污染物会顺着海风吹向内地生活区,从而造成污染。世界许多沿海城市均有过这样的“经历”，一时成为空气污染防治的难题。

因而沿海地区城市功能分区应与海岸平行布局海滨地区城市功能分区布局图式局部环流与城市规划山区城市，山谷风显著，风向以日为周期有规律地交替，白天吹谷风，夜晚吹山风，城市规划时，不但要考虑山谷的方向，还要考虑谷风大于山风的特点。工厂白天排放污染多，白天谷风大，而且白天逆温层被破坏，有利于污染物的输送，因此工厂可置于谷风的上风方向，居住区置于下风方向，受污染仍较小。谷地昼夜空气环流情况山风谷风在山岭环抱的盆地城市,气流不通畅,静风日数多,又因热力作用形成山谷风局地环流,在夜晚山风作用下,极易发生“地形逆温”。这些气象条件对污染物的扩散十分不利,总体而言，在这种城市中不宜建立可能会严重污染环境的工业区地形对城市规划的影响在山地的迎风区,居民区在上风方的安排是适宜的(左边位置);但在背风区(右边位置),虽然居民区位于上风方向,然而因涡流作用,不但山下工厂的烟尘扩散困难,并且还会反卷至山坡,对居民区产生严重的污染,这样的布局显然不妥当。地形对工厂区布局的影响2热岛环流的影响由于城市热岛环流的存在，气流从四周郊区向市区辐合、上升，一方面携带污染物进入市区，使郊区工厂排出的污染物向市区汇集；另一方向，由于干湿沉降作用，污染物的垂直输送常小于热岛内空气的上升速度，即上升气流顶托，干湿沉降作用慢，污染物停留低空，加重城市污染。城市夜间由于有浅薄的不稳定层结存在，微弱的对流容易把污染物质带到地面，使城市夜间污染物浓度较高。要规划建设环城防护林带。大气稳定度的影响大气稳定度():表示空气是否安于原来所在的层次，是否易于发生垂直运动，即是否易于发生对流的量度。

大气是否稳定，通常用周围空气的“温度直减率(γ)”与上升空气微团的“干绝热直减率(γd)”的对比来判断大气稳定度的影响干绝热直减率γd是每上升100m温度降低1℃。而周围空气气温随高度变化的直减率γ是多种多样的：γ>γd:每隔100m高度气温降低很快，空气层处于不稳定状态(不稳定层结)γ<γd:每隔100m高度气温降低很少，甚至随高度而递增,称为“逆温”，空气层处于稳定状态(稳定层结)γ=γd:每隔100m高度刚好是减低1℃，空气层的稳定度处于中性状态(中性层结)城市上空空气层结对污染物扩散的影响大气稳定度是影响污染物在大气中扩散的极重要因素：当大气层结不稳定时（γ>γd）,热力湍流发展旺盛,对流强烈,污染物容易扩散当大气层结稳定时（γ<γd），湍流受到抑制，污染物不易扩散稀释。特别是当有逆温层出现时，通常风力微弱甚或平静无风，在市区上空往往形成一穹隆形的尘盖。使烟尘聚集地表，造成严重污染。如果风速达到3.5m/s,就会使穹形尘盖破坏，形成鸟羽状尘盖。城市上空的尘盖从烟囱排出的烟流形状看大气稳定度的影响：全层不稳定(波浪型):晴午后;烟源附近污染全层中性(锥型):风力较大的夜间出现全层稳定(扇型):晴,风小的夜或晨;易污染下层稳定上层不稳定(屋脊型,上扬型):日落后不久出现;地面可免受污染下层不稳定上层稳定(熏烟型,漫烟型):日出后风力微弱时易出现;下风处严重污染大气稳定度和烟型全层不稳定(波浪型)全层中性(锥型)下层稳定上层不稳定(屋脊型)下层不稳定上层稳定(熏烟型)全层稳定(扇型)环境层结线干绝热线3、局部气流的影响气流翻越高大建筑物时，在背风面下沉，风速减小，产生涡流，阻碍污染物扩散，加剧城市局部污染；尤其是烟囱较低时。城市规划要设计高烟囱排放，建筑物与高大烟囱之间距离位置布局要合理第五节城市主要气象灾害及防御一、城市暴雨灾害

1、暴雨对城市生态环境的影响2、暴雨致灾原因