《城市環(huán)境氣象學(xué)》學(xué)習(xí)資料：十-城市熱島課件

1、城市熱島1主要內(nèi)容城市熱島效應(yīng)城市熱島強(qiáng)度的周期性和非周期性變化城市熱島效應(yīng)的地區(qū)差異和垂直結(jié)構(gòu)城市熱島的形成城市熱島的影響21.城市熱島效應(yīng)城市熱島(urban heat island) 城市內(nèi)部氣溫比周?chē)紖^(qū)高的現(xiàn)象，城市氣候中最典型的特征之一，無(wú)論是在中高緯度或低緯度地區(qū)，這一現(xiàn)象均普遍存在。3 城市熱島定義：城市所發(fā)出的巨大熱量，使得城區(qū)成為好比在冷涼郊區(qū)農(nóng)村包圍中的溫暖島嶼。4熱島環(huán)流熱島環(huán)流的含義：通常，城市的平均氣溫比郊區(qū)高0.5-1c，引起空氣在城市上升，在郊區(qū)下降，在城市與郊區(qū)之間形成了小型的熱力環(huán)流被稱為熱島環(huán)流。 解釋 近地面受熱膨脹，空氣上升，在高空集聚，由于高空氣體增

2、多，形成高壓，高壓輻散，向周?chē)鲃?dòng)，相反在對(duì)應(yīng)的地面就形成抵低壓。若近地面氣溫低，則氣體下沉集聚形成高壓而高空形成低壓，氣體總是從高壓流向高壓，這樣在氣溫不同的地方就形成了熱力環(huán)流。城市熱島效應(yīng) 近百年來(lái)，隨著城市規(guī)模的迅速發(fā)展，城市熱島的強(qiáng)度也越來(lái)越大。 城市氣溫通常比其四周郊區(qū)高。特別是當(dāng)天氣晴朗無(wú)風(fēng)時(shí)，城區(qū)氣溫Tu與郊區(qū)氣溫Tr的差值Tu-r更大。 城郊溫差全年以冬季最大，當(dāng)晴空、小風(fēng)天氣時(shí)，大城市的最低氣溫可比郊區(qū)高45以上。1.城市熱島效應(yīng)城市熱島效應(yīng)可以從兩個(gè)方面來(lái)分析：（1）同一時(shí)間城市和郊區(qū)氣溫的對(duì)比（2）同一城市歷史發(fā)展過(guò)程中氣溫的前后對(duì)比8（1）城、郊?xì)鉁貙?duì)比Tu-r熱島強(qiáng)

3、度=同時(shí)間同高度(離地1.5m)熱島中心與近郊的氣溫差值?！俺鞘袩釐u”矗立在農(nóng)村較涼的“海洋”之上, 國(guó)內(nèi)外均如此: 9巴黎城中心年均溫比郊區(qū)高1.9C冬季傍晚上海市區(qū)比郊外要高25C城市熱島溫度剖面示意圖12（1）城、郊?xì)鉁貙?duì)比（2）城市發(fā)展過(guò)程中氣溫的前后對(duì)比隨城市化發(fā)展, 市區(qū)呈現(xiàn)出越來(lái)越暖的趨勢(shì).17如東京歷史時(shí)期氣溫逐年變化可分三個(gè)階段19201942年: 氣溫變化趨勢(shì)逐年上升(城市發(fā)展)19421945年: 氣溫變化趨勢(shì)逐年下降(值第二次世界大戰(zhàn)期間, 東京城市受到大規(guī)模的破壞, 城市熱島效應(yīng)不存在)19451967年: 氣溫變化趨勢(shì)逐年上升(戰(zhàn)后城市建設(shè)迅速恢復(fù), 氣溫又開(kāi)始回升

4、)日本東京19161965年年平均氣溫的變化19城市熱島效應(yīng)2. 城市熱島強(qiáng)度的變化（1）周期性變化 日變化 周變化 季節(jié)變化（2）非周期性變化26（1）城市熱島強(qiáng)度的周期性變化日變化: 夜晚強(qiáng), 白晝午間弱周變化: 明顯受工休日周期影響, 周末弱, 周內(nèi)強(qiáng)季節(jié)變化: 冬秋兩季比夏春兩季表現(xiàn)更明顯, 可能歸因于冬季城市取暖耗能較多, 釋放大量人為熱量27（1）城市熱島強(qiáng)度的周期性變化 日變化 在晴穩(wěn)天氣下，熱島強(qiáng)度大都是早晚和夜間強(qiáng)，城市溫度比郊外高；白天和中午熱島強(qiáng)度弱，城市和郊外的氣溫比較接近；而夏季中午，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)城內(nèi)氣溫比郊外低的現(xiàn)象。日變化這主要與城、郊熱量收支狀況不同有關(guān)；一般

5、郊區(qū)在日落后凈輻射轉(zhuǎn)為負(fù)值，而城區(qū)下墊面白天積蓄的熱量多，夜間風(fēng)速又比郊區(qū)小，不利于熱量向外擴(kuò)散，使得城區(qū)夜間氣溫比郊區(qū)高，城郊之間溫差大；隨著太陽(yáng)高度角逐漸增大，郊區(qū)因土壤熱容量小而迅速增溫，使得溫差明顯減小，到中午前后，城郊的氣溫已基本接近。維也納城市和郊區(qū)氣溫差值的日變化30周變化美國(guó)兩座城市冬季熱島強(qiáng)度Tu-r()的周變化34季節(jié)變化城市熱島強(qiáng)度隨季節(jié)不同而變化，其變化規(guī)律因城市所在的地理位置的不同而有所不同。在副熱帶和溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，城市熱島強(qiáng)度以秋季和冬季為最強(qiáng)，夏季和晚春為最弱。根據(jù)北京市1、4、7、10月城、郊?xì)鉁胤植紙D，北京年平均氣溫城、郊溫差為2.0，年平均最低氣溫城、郊溫

6、差為2.5；逐月城、郊溫差，9月至翌年2月較大，3月至8月較小。北京熱島強(qiáng)度冬強(qiáng)夏弱的變化規(guī)律，同我國(guó)北方城市一致，與南方城市不同。原因是：北方城市都處于季風(fēng)氣候區(qū)，季節(jié)轉(zhuǎn)換明顯。冬季受干冷氣團(tuán)控制，濕度小，云量少，有利于熱島的形成與發(fā)展。夏季陰雨天氣多，不利于熱島的形成和發(fā)展。北京冬季為采暖期，城區(qū)人為熱排放比夏季多。城區(qū)吸入熱量多于郊區(qū)；夏季城區(qū)人為熱和大氣逆輻射比冬季相對(duì)減少，城郊的熱量收入相差不大，不利于熱島的發(fā)展。城市規(guī)模與人為熱城市氣溫年變化趨勢(shì)與郊外基本一致，但是城郊?xì)鉁夭钪档哪曜兓容^復(fù)雜；它不僅與城市所在的區(qū)域氣候背景有關(guān)，而且與城市的規(guī)模結(jié)構(gòu)和人為的熱釋放有關(guān)。大體上是冬季

7、熱島強(qiáng)度比較大，夏季熱島強(qiáng)度比較小。（2）城市熱島強(qiáng)度的非周期性變化適用于白天熱島強(qiáng)度的公式適用于夜間熱島強(qiáng)度的公式各地?zé)釐u強(qiáng)度與風(fēng)速關(guān)系最為密切，其次是云量。城市熱島強(qiáng)度的大小與風(fēng)速、云量、氣溫都呈正相關(guān)，與水汽壓微弱負(fù)相關(guān)。（2）城市熱島強(qiáng)度的非周期性變化臨界風(fēng)速：風(fēng)速大則熱島效應(yīng)小，超過(guò)臨界風(fēng)速時(shí)則消失云量：強(qiáng)熱島大多出現(xiàn)在無(wú)云的天氣狀態(tài)下51北京地區(qū)熱島消失的臨界風(fēng)速52思考題城市熱島的定義。通常，城市熱島效應(yīng)從那兩個(gè)方面來(lái)分析？城市熱島有哪些周期性變化及具體變化趨勢(shì)？熱島強(qiáng)度非周期性變化的影響因素？對(duì)城市熱島強(qiáng)度影響最大的氣象因素？3.城市熱島效應(yīng)的地區(qū)差異和垂直結(jié)構(gòu)（1）城市熱島強(qiáng)

8、度的地區(qū)差異城市規(guī)模（面積、人口及其密度等）對(duì)熱島強(qiáng)度的有影響55城市附近自然景觀以及城市內(nèi)部下墊面性質(zhì)亦對(duì)城市熱島強(qiáng)度起一定作用。61無(wú)綠化的寬闊街道和廣場(chǎng)，到中午時(shí)劇烈增溫，在夜里又急劇冷卻，氣溫日振幅最大。林蔭道和有綠化的廣場(chǎng)白晝較涼爽，氣溫的日振幅較小上海市區(qū)公園同其附近街道的氣溫平均差值()64南京市四種下墊面氣溫日變化規(guī)律及城市熱島效應(yīng)四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的四種下墊面白天氣溫呈林地水體草地水泥地的變化趨勢(shì)，夜晚則是相反，但草地的溫度最低；與水泥地比較，其他3種下墊面白晝期有明顯的降溫效應(yīng)，均幅度為0.2 2.9 ,而夜晚林地與水體有輕微的保暖效應(yīng),晴好無(wú)風(fēng)天氣時(shí)這種效應(yīng)更明顯。 城市熱島強(qiáng)度

9、與城市的布局形狀、城市地形等有密切關(guān)系。 團(tuán)塊狀緊湊布局，城中心增溫效應(yīng)強(qiáng)。條形分散結(jié)構(gòu)，城中心增溫效應(yīng)弱。 盆地或凹地，由于風(fēng)速小，熱島效應(yīng)特別強(qiáng)，這里不僅抵消了冷空氣的下沉作用，反而成為最暖的熱島中心例：蘭州 3.30 三面環(huán)山 建筑密集呼和浩特 0.13 地勢(shì)平坦 風(fēng)速較大草原調(diào)節(jié)城市的區(qū)域氣候條對(duì)城市熱島強(qiáng)度也有影響。在高緯度寒冷地區(qū)，城市人工取暖耗能多，人為熱排放量大，熱島強(qiáng)度強(qiáng)。在長(zhǎng)年濕熱多云多雨或多大風(fēng)的城市熱島強(qiáng)度偏弱。71例：沈陽(yáng) 2.70 濟(jì)南 1.05 杭州 0.93 上海 1.70 ？（2）城市熱島效應(yīng)的垂直結(jié)構(gòu)白天午后（約1415時(shí)）城、郊?xì)鉁卮怪狈植夹问讲町惒淮螅灰?/p>

10、間城郊?xì)鉁卮怪狈植夹问絽s不大相同城市熱島效應(yīng)所及的高度與城市規(guī)模、建筑物高度和下墊面粗糙度的關(guān)系較大城市熱島的垂直結(jié)構(gòu)還與風(fēng)速有關(guān)73南京熱島時(shí)空分布特征觀測(cè)研究 熱島隨高度的變化與城市邊界層的發(fā)展密切相關(guān)，同時(shí)夜間逆溫層和大風(fēng)急流的存在對(duì)邊界層內(nèi)熱島產(chǎn)生影響，白天熱島在垂直方向延伸更高，可以達(dá)到900m高度，而夜間熱島主要發(fā)生在城市混合層300m范圍內(nèi)。4. 城市熱島的形成伴隨城市化的人類活動(dòng)是形成城市熱島的內(nèi)部因素。局地天氣形勢(shì)與氣象條件是形成城市熱島的外部因素；4. 城市熱島的形成（1）人為因素城市下墊面因素人為熱量溫室氣體大氣污染（2）局地天氣氣象條件78 城市下墊面因素下墊面的透水性

11、城市中除少數(shù)綠地外，絕大部分的下墊面透水性差。下墊面的幾何形狀 城市復(fù)雜立體下墊面上的天穹可見(jiàn)度比平坦郊區(qū)小得多下墊面的熱性質(zhì) 城市下墊面的導(dǎo)熱率、熱容量比郊區(qū)大。79 此外，城市街道和房屋之間的“峽谷”很多，這是城市覆蓋層的重要幾何特征。這些“街谷”使得城市與空氣接觸的表面積增加，對(duì)太陽(yáng)輻射的接收、反射和散射、自身發(fā)射和吸收熱輻射等都經(jīng)歷了比鄉(xiāng)村復(fù)雜得多的變化?！敖止取敝心芰渴罩c“街谷”中可見(jiàn)天穹范圍的大小有關(guān)，與“街谷”的走向、四周墻壁的朝向以及其構(gòu)筑的材料等有關(guān)。這種“街谷”和建筑物增大了城市的熱量貯存，這也是城市熱島的能量來(lái)源之一。城市下墊面的熱貯量（QS） 一般認(rèn)為，城市下墊面的熱

12、貯量QS比鄉(xiāng)村土壤中的要大得多。城市中的QS不僅包括地表面的熱通量，還包含周?chē)ㄖ镂蘸头懦龅臒崃俊３鞘斜冉紖^(qū)在白天能夠蓄積更多熱量的原因是建筑群密集，在太陽(yáng)輻射作用下，吸熱面和貯熱面多。城市中的貯熱量還因建筑物墻壁的朝向和季節(jié)不同而變化。湍流熱交換量（QH和QE） 城市下墊面吸收的凈輻射和人為熱，一部分貯存在下墊面內(nèi)部，其余的通過(guò)湍流交換以感熱和潛熱形式輸送給近地層空氣。大氣湍流擴(kuò)散系數(shù)的大小與層結(jié)穩(wěn)定度、風(fēng)速和風(fēng)向的切變有關(guān)。城市中的大氣層結(jié)穩(wěn)定度一般比郊區(qū)小，容易發(fā)展熱力湍流；下墊面的粗糙度比郊區(qū)大，又有利于動(dòng)力湍流的發(fā)展。因此，一般情況下，城市中地氣之間的感熱交換量比郊區(qū)大。 人為熱

13、量在中高溫度城市，特別是冬季，城市中排放大量的人為熱是熱島形成的一個(gè)重要因素。城市熱島冷季比暖季大，工作日熱島強(qiáng)度比休假日大，都說(shuō)明人為熱因子在起主要的作用。86 人為熱的日變化隨著人類活動(dòng)規(guī)律而變。主要由空調(diào)取暖、交通運(yùn)輸和電力消耗等人為熱源的晝夜變化所決定；而工業(yè)生產(chǎn)大多為輪班連續(xù)性作業(yè)，其排放的人為熱量可作為常數(shù)來(lái)考慮。 此外，同一城市內(nèi)部由于人口密度不均，各部分功能區(qū)性質(zhì)不同，能源消耗量多少不一，所排放的人為熱也有明顯差異。城市能源消耗量也隨城市規(guī)模的擴(kuò)大、工商業(yè)的發(fā)展、人口的增加、居民生活水平的提高等因素在不斷增加。 溫室氣體二氧化碳（CO2）水汽(H2O)甲烷(CH4)氧化亞氮(N

14、2O)氯氟烴(CFC3)88 大氣污染白天，城市大氣中懸浮顆粒物的“陽(yáng)傘效應(yīng)”對(duì)城市覆蓋層白晝?cè)鰷夭焕Ｒ雇?，這些顆粒物形成“霧障”，籠罩在城區(qū)上空，增加長(zhǎng)波逆輻射，對(duì)加強(qiáng)夜間城市熱島強(qiáng)度有利。903.天氣形勢(shì)與氣象條件城市熱島強(qiáng)度除了與本身的城市化程度有關(guān)外，還與大氣候條件有關(guān)。盡管城市化程度相同，但由于城市所處的地理位置不同，也會(huì)表現(xiàn)出不同的城市氣候特征；即使是同一城市，在不同的天氣氣候條件下，城市熱島效應(yīng)也有不同表現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，在微風(fēng)、晴朗少云和大氣層結(jié)穩(wěn)定時(shí)高氣壓控制的天氣條件下，最有利于城市熱島的形成。 天氣形勢(shì)與氣象條件氣壓梯度穩(wěn)定的氣壓梯度小的天氣形勢(shì)有利于熱島的形成，不穩(wěn)定的氣

15、壓梯度大的鋒面天氣則不利于城市熱島的形成溫度層結(jié)穩(wěn)定度空氣層結(jié)不穩(wěn)定，城市與郊區(qū)空氣的水平和垂直方向的混合作用強(qiáng)，熱島效應(yīng)不明顯?？諝鈱咏Y(jié)穩(wěn)定，城郊間空氣的混合減弱，出現(xiàn)了熱島。93風(fēng)速。城市熱島效應(yīng)與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，在氣象要素中風(fēng)速對(duì)熱島的形成、消除影響最大。當(dāng)城市風(fēng)速大時(shí)，空氣層結(jié)不穩(wěn)定，城郊之間空氣的水平和垂直方向的混合作用較強(qiáng)，則城郊溫度差異不明顯。當(dāng)風(fēng)速大到一定臨界值時(shí)則無(wú)熱島現(xiàn)象出現(xiàn)。當(dāng)風(fēng)速小時(shí)，空氣層結(jié)趨于穩(wěn)定，城郊之間空氣的混合作用減弱，這時(shí)城郊?xì)鉁夭町惒艜?huì)表現(xiàn)出來(lái)，形成熱島效應(yīng)。一般情況是夜間風(fēng)速小，空氣穩(wěn)定度增大，熱島效應(yīng)增強(qiáng)。云量。熱島效應(yīng)與低云量具有明顯的相關(guān)性。低云量多

16、時(shí)，熱島強(qiáng)度??；晴空時(shí)，熱島強(qiáng)度大。當(dāng)?shù)驮屏慷鄷r(shí)，白天陽(yáng)光無(wú)法穿過(guò)云層到達(dá)地表，使太陽(yáng)直接輻射減少，城區(qū)下墊面吸收及貯存的熱量大大減少；夜間由于多云使郊區(qū)和城區(qū)的地面有效長(zhǎng)波輻射都減少，城市熱島效應(yīng)不明顯。反之，當(dāng)?shù)驮屏可贂r(shí)，熱島強(qiáng)度增強(qiáng)。在晴天無(wú)云時(shí)，城郊之間的反射率差異和長(zhǎng)波輻射差異明顯，有利于城市熱島的形成。思考題熱島強(qiáng)度非周期性變化的影響因素？對(duì)城市熱島強(qiáng)度影響最大的氣象因素？熱島強(qiáng)度的地區(qū)差異與哪些因素有關(guān)？熱島強(qiáng)度與哪些人為因素有關(guān)？影響熱島強(qiáng)度的局地天氣氣象條件有哪些？附1. 北京城市熱島與土地利用覆蓋變化的關(guān)系研究區(qū)范圍97地表溫度與NDVI的關(guān)系研究9819972001200

17、4北京土地利用/覆蓋類型的遙感分類99北京夏季熱島的空間格局分析 199720012004100地表溫度與土地利用/覆蓋類型的關(guān)系101不同土地覆蓋類型在各溫度等級(jí)中的數(shù)量分布特征102附2. 北京城市化發(fā)展與城市熱島效應(yīng)變化的關(guān)系103城市綠地變化分析北京市熱島分布及變化特征105城市熱島效應(yīng)與綠地、城市規(guī)模的關(guān)系106城市規(guī)模與城鄉(xiāng)氣溫(夜晚)差別的關(guān)系107蒙特利爾夏季熱島強(qiáng)度的日變化 (無(wú)云無(wú)風(fēng)天氣)逐時(shí)降溫率T/t (C.h-1)熱島強(qiáng)度Tu-r (C)城市鄉(xiāng)村108城市熱島的影響及對(duì)策 城市熱島直接或間接地對(duì)當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)氐臍庀笠?、居民生活和城市?jīng)濟(jì)等產(chǎn)生多種影響，其影響有利也有弊。

18、城市熱島的影響及對(duì)策有利影響 由于城市熱島效應(yīng)使城區(qū)氣溫比郊區(qū)高，因此，城區(qū)冬季的積雪要比郊區(qū)融化得快，這對(duì)交通十分有利。 在城市熱島效應(yīng)的直接作用下，城區(qū)霜凍日數(shù)減少，無(wú)霜期增加。 供暖季節(jié)開(kāi)始的晚而結(jié)束的早。城市熱島的不利影響*使城市氣候舒適度變差酷熱高溫持續(xù)日數(shù)增加，中暑病人增多* 加重能源消耗（比如增加對(duì)降溫電器的使用）* 加重空氣污染* 增加水資源消耗121* 增加病菌繁殖的條件* 對(duì)城市生存物種會(huì)影響生態(tài)平衡* 容易出現(xiàn)局地大暴雨或強(qiáng)雷暴，在排水不暢時(shí)容易造成洪澇災(zāi)害城市熱島的不利影響城市熱島效應(yīng)形成之后，城區(qū)上空就像罩上了一個(gè)大塵蓋，使整個(gè)城區(qū)空氣流通不暢，環(huán)境質(zhì)量下降，會(huì)造成嚴(yán)

19、重空氣污染或二次污染，給人類帶來(lái)各種疾病，甚至災(zāi)難。城市熱島效應(yīng)對(duì)大氣污染的影響 從城市熱島的垂直結(jié)構(gòu)來(lái)看，城區(qū)低空比郊區(qū)同一高度的空氣暖。因此，當(dāng)天氣形勢(shì)比較穩(wěn)定、大范圍風(fēng)場(chǎng)微弱時(shí)，隨著城區(qū)熱空氣不斷上升，郊區(qū)近地面空氣必然從四面八方流入市區(qū)，風(fēng)向向市中心輻合，此時(shí)近地面空氣流失，需要補(bǔ)充，于是熱島中心上升的空氣又在一定高度上流回郊區(qū)，產(chǎn)生下沉氣流，形成城市熱島環(huán)流。一、城市熱島效應(yīng)對(duì)大氣污染的影響城區(qū)上空的污染物隨熱島環(huán)流向郊區(qū)擴(kuò)散，在郊區(qū)下沉到地面附近，又隨著地面空氣向城市中心輻合；熱島環(huán)流不利于污染物的輸送和擴(kuò)散。熱島效應(yīng)影響污染物質(zhì)的擴(kuò)散規(guī)律 城市熱島效應(yīng)對(duì)大氣污染擴(kuò)散起著明顯的支配

20、作用。 苗曼倩數(shù)值模擬結(jié)果表明，城市熱島效應(yīng)對(duì)近地面源和高架源的影響不同。城市熱島效應(yīng)使高架污染源的地面污染濃度增大，而使近地面污染源所產(chǎn)生的地面污染濃度減小。這是因?yàn)槌鞘邢聣|面的動(dòng)力和熱力作用改變了大氣邊界層的溫度結(jié)構(gòu)和湍流結(jié)構(gòu)所致。城市熱島效應(yīng)與二次污染 城市熱島效應(yīng)不僅會(huì)使城區(qū)增溫、夏季造成高溫災(zāi)害，還會(huì)使城區(qū)環(huán)境質(zhì)量綜合下降。空氣中負(fù)離子急劇減少，污染物、粉塵急劇上升，造成二次污染。使城區(qū)成為培養(yǎng)流感等病毒的溫床，引起一系列城市病和多發(fā)性流行病。 減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施1選擇高效美觀的綠化形式，可有效地降低熱島效應(yīng)，獲得清新宜人的室內(nèi)外環(huán)境。 2居住區(qū)的綠化管理要建立綠化與環(huán)境相結(jié)

21、合的管理機(jī)制并且建立相關(guān)的地方性行政法規(guī)，以保證綠化用地。 132減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施3要統(tǒng)籌規(guī)劃公路、高空走廊和街道這些溫室氣體排放較為密集的地區(qū)的綠化，以改善小氣候。4應(yīng)把消除裸地、消滅揚(yáng)塵作為城市管理的重要內(nèi)容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地表應(yīng)為草坪所覆蓋以提高地表的比熱容。 5建設(shè)若干條林蔭大道，使其構(gòu)成城區(qū)的帶狀綠色通道，逐步形成以綠色為隔離帶的城區(qū)組團(tuán)布局，減弱熱島效應(yīng) 減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施6. 城市熱島強(qiáng)度隨著城市發(fā)展而加強(qiáng)，因此在控制城市發(fā)展的同時(shí)，要控制城市人口密度、建筑物密度。7控制使用空調(diào)器，提高建筑物隔熱材料的質(zhì)量，以減少人工熱量的排放。 8建筑物淡色

22、化以增加熱量的反射。 減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施9提高能源的利用率，改燃煤為燃?xì)狻?0此外， 即用透水性強(qiáng)的新型柏油鋪設(shè)公路，以儲(chǔ)存雨水，降低路面溫度。11形成環(huán)市水系，調(diào)節(jié)市區(qū)氣候。 思考題城市熱島有哪些有利影響和不利影響？熱島效應(yīng)和大氣污染主要有哪些關(guān)系？減輕城市熱島效應(yīng)的措施主要有哪些？城市的風(fēng)場(chǎng)城市的風(fēng)城市熱島環(huán)流城市對(duì)盛行風(fēng)的影響城市邊界層風(fēng)場(chǎng)城市覆蓋層風(fēng)場(chǎng)經(jīng)典模式新的認(rèn)識(shí)城市熱島環(huán)流環(huán)流強(qiáng)度不總是與熱島強(qiáng)度成正比，邊界層穩(wěn)定度亦很重要。環(huán)流上升中心不總是在熱島中心，有時(shí)偏向下風(fēng)方向。環(huán)流并不是一個(gè)穩(wěn)定持續(xù)的過(guò)程，而是存在一種準(zhǔn)周期的振蕩。圣路易斯市6月25日（a）和10月2日（b）

23、靜風(fēng)時(shí)的輻合值、熱島強(qiáng)度、太陽(yáng)輻射的日變化 城市對(duì)盛行風(fēng)的影響城市發(fā)展對(duì)盛行風(fēng)速的影響 通過(guò)同一地點(diǎn)在其城市發(fā)展的歷史過(guò)程中風(fēng)速變化的前后對(duì)比表明，由于城市的發(fā)展，建筑群增多、增密、增高，導(dǎo)致下墊面粗糙度增大，其阻障效應(yīng)消耗了空氣水平運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，因而使城區(qū)的平均風(fēng)速減小。 城郊盛行風(fēng)速的差異城市的平均風(fēng)速比郊區(qū)小城郊風(fēng)速的差值因時(shí)、因地、因風(fēng)速而異夜間城市風(fēng)速增值的原因城市發(fā)展對(duì)盛行風(fēng)速的影響 上海逐個(gè)5年年平均風(fēng)速變化城市化進(jìn)程對(duì)近地層大氣風(fēng)溫結(jié)構(gòu)的影響城市化進(jìn)程對(duì)近地層大氣風(fēng)溫結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果表明,北京城市化進(jìn)程已經(jīng)導(dǎo)致該地區(qū)近地層大氣特征發(fā)生明顯變化。主要表現(xiàn)為:地面和近地層溫度增加,熱島

24、強(qiáng)度增強(qiáng);地面風(fēng)速和近地層低層風(fēng)速明顯減小;近地層低層(63 m以下)風(fēng)向變得更為紊亂;近地層溫度垂直遞減率增加.上海地區(qū)1980年年平均風(fēng)速示意圖廣州城郊年平均風(fēng)速分布（ms） 城郊風(fēng)速的差值因時(shí)、因地、因風(fēng)速而異在盛行風(fēng)速最大的季節(jié)，城郊風(fēng)速差異也最大，城市下墊面粗糙度大而使風(fēng)速減弱的效應(yīng)最顯著。反之則城郊風(fēng)速差異較小，城區(qū)下墊面粗糙度對(duì)風(fēng)速的影響就不甚突出。城郊風(fēng)速差異與盛行風(fēng)速大小有關(guān)。對(duì)于城郊風(fēng)速差異的日變化研究表明，存在一個(gè)“臨界風(fēng)速”，當(dāng)風(fēng)速低于這個(gè)臨界值，市區(qū)風(fēng)速可大于郊區(qū)，反之則郊區(qū)大于市區(qū)。上海城郊逐月月平均風(fēng)速的變化城郊地面風(fēng)場(chǎng)的改變還與地理位置有關(guān)。有學(xué)者對(duì)紐約市97個(gè)

25、觀測(cè)點(diǎn)4年的樣本進(jìn)行分析研究，認(rèn)為海陸風(fēng)的疊加作用對(duì)城郊風(fēng)場(chǎng)的影響非常重要。距離紐約市中心不同距離的風(fēng)速分布白天夜間夜間城市風(fēng)速增值的原因夜間城市的風(fēng)速增值是微弱的盛行風(fēng)場(chǎng)、趨于穩(wěn)定的郊區(qū)大氣層結(jié)和強(qiáng)烈發(fā)展的城市熱島共同作用的結(jié)果。并與兩個(gè)不同的物理過(guò)程密切聯(lián)系。一個(gè)是不穩(wěn)定大氣向地面增加了動(dòng)量通量，而鄉(xiāng)村的地面輻射逆溫抑制了風(fēng)速的加強(qiáng)；另一個(gè)是熱島環(huán)流的維持與發(fā)展。佩塔林查亞市城區(qū)與郊區(qū)風(fēng)速日變化城區(qū)思考題城市對(duì)盛行風(fēng)速的影響有哪些？原因分別是什么？城市對(duì)風(fēng)向的影響城市對(duì)局地風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)向的改變，是氣壓梯度力、摩擦力和科氏力在平衡狀態(tài)下的擾動(dòng)。在氣壓梯度力一定的情況下，經(jīng)過(guò)城市的氣流在摩擦力的作

26、用下減速，造成科氏力的減小，結(jié)果形成氣流指向低壓一側(cè)的氣旋性轉(zhuǎn)變。 地轉(zhuǎn)風(fēng)形成示意圖（北半球）地轉(zhuǎn)偏向力、氣壓梯度力和地面摩擦力共同作用下的地面平衡風(fēng)俄克拉何馬城近400m高度上等容氣球直線飛越市、郊時(shí)的法向速度平滑分布（左圖），對(duì)法向速度積分所得的平均軌跡（右圖） 城郊風(fēng)的結(jié)構(gòu)差異城市改變風(fēng)的結(jié)構(gòu)，突出地表現(xiàn)在改變風(fēng)的湍流性質(zhì)。第一，城市的湍流持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)；第二，由于城市熱力和機(jī)械摩擦力的原因，湍流的頻率發(fā)生改變。 城市熱島環(huán)流城市對(duì)盛行風(fēng)的影響城市邊界層風(fēng)場(chǎng)城市覆蓋層風(fēng)場(chǎng)“屋頂小急流” 城市下墊面粗糙度的影響 空氣層結(jié)穩(wěn)定度的影響 城市的風(fēng)現(xiàn)已證實(shí)，在城市邊界層的底部，即建筑物屋頂平均高度之上，經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)較大的風(fēng)速區(qū)，稱為“屋頂小急流”。當(dāng)有強(qiáng)風(fēng)過(guò)境時(shí)，其風(fēng)速與下層風(fēng)速差距則更大 。“屋頂小急流”Davenport使用簡(jiǎn)單的函數(shù)來(lái)計(jì)算城市邊界層以內(nèi)的風(fēng)速，認(rèn)為下墊面摩擦阻力是關(guān)鍵因子。隨著高度的增加，摩擦力趨于減小，風(fēng)速