城市气候环境

第三节城市气候环境一、概述城市气候：城市内部形成的不同于城市周围地区的特殊小气候。1、城市空气垂直分层（见图5-2）(1)城市覆盖层（urbancanopylayer）:在城市建筑物屋顶以下至地面。这一层气候变化受人类活动影响最大,与城市规划、布局、建筑物密度、高度、几何形状、街道宽度、走向、建筑材料、空气污染浓度、人为热与人为水汽、绿化覆盖率及水系等因素有关。（2）城市边界层(urbanboundarylayer):由建筑屋顶向上至积云中部高度,这一层气候变化受大气质量和参差不齐的屋顶热力和动力影响，与城市覆盖层进行能流与物流交换，并受区域气候影响。（3）市尾烟气层(urbanplumelayer):在城市下风方向还有一个城市尾羽层,这一层空气中的云、雾、降水、气温、污染物等均受城市中人的行为的影响。（4）乡村边界层(ruralboundarylayer):在市尾烟气层之下。2、

城市气候形成的原因(1)城市具有特殊的下垫层。(2)由于工业生产、交通运输、取暖降温、家庭生活等活动所释放出的能量，废气和尘埃，使城市内部形成一个不同于自然气候的城市气候环境。(3)由于大量气体和固体污染物排入空气中,明显的改变了城市上空大气组成，影响了城市空气的透明度和辐射能量收支。二、城市气候环境各论（一）城市气温1、城市“热岛效应”(heatislandeffect)

指城市气温高于郊区气温的现象。在人口密度大，建筑密度大，人为释放热量多的市区，形成高温中心。在园林绿地园或地带形成低温中心或低温带，城市绿地在冬季和夜晚起保温作用，在夏季和白天起降温作用。城市热岛形成的原因:(i)城市下垫面的性质特殊。(ii)下垫面的建筑材料的热容量,导热率比郊区自然界的下垫面要大。(iii)建筑物，道路，广场不透水。(iv)有较多的人为热进入大气层。(v)建筑密集，通风不良，不利于热量的扩散。2、逆温(inversiontemperature)

在大气圈的对流层内，气温垂直变化的总趋势是随着海拔高度的增加而逐渐降低。这是因为大气主要依靠吸收地面的长波辐射而增温。在近地面的低层中，可能有气温的垂直递减率t>0,t=0或t<0。t=0时，气温不随高度变化，这种气层称为等温气层；t<0时，气温随海拔高度增加而增加,这种气层称为逆温层。逆温的形成有多种原因，在晴朗无风的夜晚，地面和近地面的大气层强烈冷却降温，而上层空气降温较慢，因而出现上暖下冷的逆温现象，这种逆温称为辐射逆温。在山区，夜间山坡上的空气冷却很快，于是冷空气順坡下沉到谷底，把谷地中原来的暖空气抬挤上升，而形成上暖下冷的逆温现象。这种逆温是要在一定的地面条件下才会形成，叫地面逆温。中国南部的山地，冬季常有地面逆温，在谷底或山坡下方因为气温低，不宜种植农作物等。

20世纪的8次大气污染事件，总计病例和死亡者达数十万人，都与浓雾和逆温相关。浓雾和逆温多发生于冬季，深秋，专家称浓雾和逆温为"冬季杀手"。逆温的存在可以阻碍空气垂直运动的发展，它像一层厚厚的被子罩在我们城乡上空，上下层空气减少了流动，近地面层大气污染物“无路可走”，越积越多，空气污染势必加重，只好"流毒人间"。同时，有逆温时，一般风速都很小，污染物更不易扩散。因此，逆温层强度越大，层次越厚，维持时间越长，其污染就越重。在逆温造成大雾茫茫或污染严重时，人们应减少晨练及室外活动时间，尽力避免"逆温"带来的危害。（二）城市的风1、城市风的特点城市风是由于城市生活和生产消耗大量燃料，致使城市内的气温高于周围地区的气温，热气温上升，形成一个低压区，郊区冷空气随之侵入市区构成的空气环流。城市布局，建筑，街道，绿化均影响风速风向。见图5-4

城市风对城市空气的污染有扩散、稀释作用。城市风有时还会导致城市的空气更加混浊，使城市空气污染加重。由于城市风的存在，城区的污染物随热空气上升，往往在城市上空笼罩着一层烟和二氧化碳等形成的穹形尘盖，使上升的气流受阻，污染物不易扩散。所以上升的气流转向水平运动，到了郊区下沉，下沉气流又流向城市的中心。

（见图5-5）2、城市工业布置的特点城市工业区布置与居住区的关系:(i)生活居住区内布置工业(ii)生活居住区边缘地段布置工业(iii)工业区(iv)工业点减轻城市大气污染最主要的途径是控制污染源。3、风与城市规划大气污染指数(pollutionindex):定量反映城市大气的气象因素对大气污染的影响，其式子如下:Id=SPr/μhI是风的污染指数，在污染源排放量不变时，I值越大表示污染越严重；d为风向，取16个方位；S为大气稳定度；Pr为降水量；μ为风速；h为混合层厚度。S、Pr、μ、h计算时均需转为无量纲的相对值。（4）中国风向类型(i)季风变化区（主要在东部）(ii)主导风向区（新内蒙青藏云贵）(iii)无主导风向区（陕甘宁）(iv)准静止风型区（川陕鄂湘贵）

（三）城市降水（rainfall/precipitation）城市的降水主要取决于该地区的降水,受大气环境，地形条件，大气层诸大气凝结核含量(空气中的微小悬浮物等)的影响