第三章城市氣候

城市生態(tài)環(huán)境學(xué)第三章城市氣候UrbanClimate

主要內(nèi)容§城市化對(duì)氣候的影響及機(jī)制(theEffectanditsmechanism

ofUrbanizationtoclimate)§

城市熱島效應(yīng)(UrbanHeatIslandEffect

)§

城市的大氣、水分效應(yīng)(UrbanAtmosphereandMoistureEffect

)§

城市的風(fēng)場效應(yīng)(UrbanWindfieldEffect)§

城市主要?dú)庀鬄?zāi)害及防御對(duì)策(MainMeteorologicalDisastersandtheirDefensiveCountermeasuresofCity)第一節(jié)

城市化對(duì)氣候的影響及機(jī)制一、城市氣候的基本特征1.輻射和氣溫(RadiationandTemperature)

城市直接輻射和總輻射比郊區(qū)少；

“混濁島效應(yīng)”城市氣溫比郊區(qū)高，形成城市熱島一、城市氣候的基本特征2.風(fēng)和湍流（WindandTurbulence

）城市的風(fēng)速比郊區(qū)小，風(fēng)向不穩(wěn)定；城市空氣多湍流運(yùn)動(dòng)，有熱島環(huán)流和城市風(fēng)。3.蒸散和濕度(EvapotranspirationandHumidity

)城市蒸散量和空氣濕度比郊區(qū)小城市干島一、城市氣候的基本特征4.云和霧（CloudandFog）城市云量比郊區(qū)多，尤其是低云；城市的霧比郊區(qū)多，一些城市具有光化學(xué)煙霧。5.降水(Precipitation

)城市對(duì)流性降水比郊區(qū)多。二、城市化對(duì)氣候影響的機(jī)制

城市氣候城市除了受當(dāng)?shù)鼐暥?、大氣環(huán)流、海陸位置、地形等區(qū)域氣候因素的作用外，還受人類活動(dòng)(生產(chǎn)與生活)中放出熱量及水汽的影響，因而形成有別于近郊區(qū)和鄉(xiāng)村的局地氣候。通常我們稱之為城市氣候。

1、城市下墊面性質(zhì)變化及其影響（1）下墊面的熱力學(xué)特性影響溫度(ThermodynamicscharacteristicsofUnderlayingSurfaceinfluencetemperature)熱力特性：比熱、熱容量、導(dǎo)熱率、吸熱、反射、透射、蓄熱能力等城市對(duì)太陽輻射的反射率比郊區(qū)小，導(dǎo)熱率、熱容量和熱導(dǎo)納(熱慣性)比郊區(qū)大，蓄熱能力比郊區(qū)強(qiáng)?！鞘袦囟雀摺?、城市下墊面性質(zhì)變化及其影響（2）下墊面的水分循環(huán)特性影響濕度(WaterCirculationcharacteristicsofUnderlayingSurfaceinfluencehumidity)下墊面的水分循環(huán)特性主要指蒸發(fā)、蒸騰、凝結(jié)、透水、貯水的性能。城市下墊面貯藏水分能力比郊區(qū)差，地面蒸發(fā)和植物蒸騰均比郊區(qū)小。進(jìn)入空氣中的水分少，溫度又較高，因此城市濕度（絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度都比郊區(qū)小）1、城市下墊面性質(zhì)變化及其影響（3）下墊面的動(dòng)力學(xué)特性影響氣流(DynamicCharacteristicsofUnderlayingsurfaceinfluenceFlow)下墊面的動(dòng)力學(xué)特性主要是指摩擦、阻滯、抬升等性能。城市道路、建筑物使城市下墊面粗糙度較郊區(qū)大，風(fēng)速減小，風(fēng)向不穩(wěn)定。2、城市大氣成分改變及其影響城市大氣成分的改變主要是指固態(tài)顆粒物（煙灰、粉塵、揚(yáng)塵等）和氣態(tài)的有毒有害氣體（二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等）的含量變化。

城市中大氣污染物和污染源污染源固定源：燃料燃燒、廢物焚化、工業(yè)生產(chǎn)流動(dòng)源：汽車、火車、輪船、飛機(jī)等自然環(huán)境與城市環(huán)境比較:城市大氣污染源城市大氣中的主要污染物分類 成分 煙塵,粉塵碳粒,飛灰,碳酸鈣,氧化鋅,氧化鋁硫化物二氧化硫,三氧化硫,硫酸,硫化氫,硫醇氮化物

一氧化氮,二氧化氮,氨等 氧化物臭氧,過氧化物,一氧化碳等 鹵化物氯,氟化氫,氯化氫等 有機(jī)化合物甲醛,有機(jī)酸,焦油,有機(jī)鹵化物,酮等3、城市人為熱釋放及其影響人為熱(AnthropogenicHeat

)是由于人類生產(chǎn)、生活活動(dòng)以及生物新陳代謝所產(chǎn)生的熱量。如家庭爐灶取暖、工廠生產(chǎn)、公共交通、人、畜的新陳代謝和其他各種能源燃燒所排放的熱量,使城市比郊區(qū)增加了許多額外的熱量收入。這種人為的熱量在某些中高緯度城市可以接近或超過太陽輻射熱量。如在德國的漢堡每天的煤燃燒所產(chǎn)生的熱量為167Jcm2,而冬季地面從太陽直接輻射和天空輻射一天中所得到的熱量為175Jcm2。在莫斯科,人為熱竟超過太陽輻射熱的3倍,對(duì)城市增溫的影響十分顯著。三、城市大氣分層城市氣候所涉及的范圍主要包括三個(gè)部分:城市覆蓋層：地面以上至建筑物屋頂城市邊界層：建筑物屋頂向上到積云中部城市羽尾層（市尾煙氣層）：位于城市的下風(fēng)方向。該層的氣流、污染物、云、霧、降水和氣溫均受到城市的影響。羽尾層之下為“鄉(xiāng)村邊界層”城市大氣分層城市氣候所波及的范圍第二節(jié)城市熱島效應(yīng)一、城市熱島及其表示方法1、城市熱島

(urbanheatisland)城區(qū)氣溫高于四周郊區(qū)，如果繪制等溫線圖，則形成等溫線呈閉合狀態(tài)的城市高溫區(qū)，這個(gè)高溫區(qū)被比喻為立于四周較低溫度的鄉(xiāng)村海洋中的孤島，稱為“城市熱島”。第二節(jié)UrbanHeatIslandEffect城市熱島效應(yīng)城市內(nèi)部氣溫比周圍郊區(qū)高的現(xiàn)象。是城市化對(duì)氣候影響最典型的表現(xiàn)。無論在中高緯度或低緯度地區(qū)，這一現(xiàn)象均普遍存在。城市熱島效應(yīng)可以從兩個(gè)方面來分析：同一時(shí)間城市和郊區(qū)氣溫的對(duì)比同一城市歷史發(fā)展過程中氣溫的前后對(duì)比第二節(jié)城市熱島效應(yīng)2、熱島強(qiáng)度（Tu-r）熱島強(qiáng)度（Tu-r）=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,國內(nèi)外均如此:冬季傍晚上海市區(qū)比郊外要高2～5C;巴黎城中心年均溫比郊區(qū)高1.7C第二節(jié)城市熱島效應(yīng)城市發(fā)展過程中氣溫的前后對(duì)比隨城市化發(fā)展，市區(qū)呈現(xiàn)出越來越暖的趨勢。如東京歷史時(shí)期氣溫逐年變化可分三個(gè)階段：1920～1942年:氣溫變化趨勢逐年上升(城市發(fā)展)1942～1945年:氣溫變化趨勢逐年下降(正值第二次世界大戰(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)1945～1967年:氣溫變化趨勢逐年上升(戰(zhàn)后城市建設(shè)迅速恢復(fù),氣溫又開始回升)日本東京1916~1965年年平均氣溫的變化二、城市熱島的時(shí)空變化及其影響因素（一）城市熱島的空間分布①城市高溫中心出現(xiàn)在人口密集、建筑密度大、工商業(yè)最集中的城區(qū)；（一）城市熱島的空間分布②城市高溫區(qū)內(nèi)等溫線稀疏、氣溫水平梯度小，而城區(qū)邊緣氣溫水平梯度大、等溫線密集；③閉合等溫線分布和走向大致與城區(qū)輪廓平行；④城區(qū)內(nèi)由于土地利用類型和下墊面性質(zhì)不同，氣溫也有高低之別。城市熱島溫度剖面示意圖二、城市熱島的時(shí)間變化（一）城市熱島強(qiáng)度的周期性變化日變化:夜晚強(qiáng),白晝午間弱年變化: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,釋放大量人為熱量周變化:明顯受工休日周期影響,周末弱,周內(nèi)強(qiáng)蒙特利爾夏季熱島強(qiáng)度的日變化(無云無風(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)村維也納城市和郊區(qū)氣溫差值的日變化美國兩座城市冬季熱島強(qiáng)度Tu-r(℃)的周變化二、城市熱島的時(shí)間變化（二）城市熱島強(qiáng)度的非周期性變化1）臨界風(fēng)速：風(fēng)速大則熱島效應(yīng)小，超過臨界風(fēng)速時(shí)則消失2）云量：強(qiáng)熱島大多出現(xiàn)在無云的天氣狀態(tài)下北京地區(qū)熱島消失的臨界風(fēng)速三、城市熱島的其他不規(guī)則變化城市熱島強(qiáng)度的地區(qū)差異①城市熱島強(qiáng)度與城市的布局形狀、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②城市規(guī)模（面積、人口及其密度等）對(duì)熱島強(qiáng)度亦有影響③與區(qū)域氣候條件也有一定關(guān)系城市規(guī)模與城鄉(xiāng)氣溫(夜晚)差別的關(guān)系三、城市熱島的其他不規(guī)則變化④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。無綠化的寬闊街道和廣場，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(℃)四、城市熱島的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)加重城市空氣污染；影響取暖季節(jié)和能耗；影響城市積雪；影響無霜期和物候期；夏季的熱島效應(yīng)加強(qiáng)城市高溫的酷熱程度，易產(chǎn)生高溫災(zāi)害，影響健康舒適。削減夏季城市熱島強(qiáng)度，防御夏季高溫災(zāi)害，減少經(jīng)濟(jì)損失和保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境。第三節(jié)城市大氣水分效應(yīng)UrbanAtmosphereandMoistureEffect

一、城市空氣濕度(Urbanairhumidity)

指城市空氣中的氣態(tài)水分，表示城市空氣的干濕程度或城市空氣的水汽含量。（一）城市的絕對(duì)濕度(absolutehumidity)和相對(duì)濕度(relativityhumidity)城區(qū)年均絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度比郊區(qū)低一、城市空氣濕度

歐洲幾座城市年平均濕度的城鄉(xiāng)差異

維也納

柏林

特利爾

科隆

弗羅茨瓦夫

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)城鄉(xiāng)絕對(duì)濕度差(Pa)

-20-20-50 -40-50-25城鄉(xiāng)相對(duì)濕度差(%)

-4

-6

-6 -6

-6

-5.5產(chǎn)生干島效應(yīng)(DryIslandEffect)

。城市干島：等濕度線呈閉合狀態(tài)的城市低濕度區(qū)二、城市的云和霧1、城市云量多于郊區(qū)，尤其是低云2、城區(qū)比郊區(qū)霧多，尤其是濁霧，使能見度低

城市多霧的原因，首先是因?yàn)槿藶樵斐傻拇髿馕廴?，顆粒物質(zhì)為霧的形成提供了豐富的凝結(jié)核。城市中鱗次櫛比的建筑物群，增加了下墊面的粗糙度，減少了風(fēng)速，為霧的形成提供了合適的風(fēng)速條件。又由于城市熱島環(huán)流，郊區(qū)農(nóng)村帶來的水汽，使低空輻合上升凝結(jié)成霧的機(jī)率增大。霧對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的影響城市的大霧阻礙交通，使航班停開，增加城市交通事故。大霧阻滯了空氣中污染物的稀釋與擴(kuò)散，加重了大氣污染。城市霧還減弱了太陽輻射，不利于人類與其它生物的生活。三、城市降水(UrbanPrecipitation

)（一）城市化對(duì)降水的影響

不同觀點(diǎn)：城市化使降水增加，尤其是城市的下風(fēng)方；城市化對(duì)降水有減少的效應(yīng)；城市化對(duì)降水無影響；城市化使對(duì)流性降水明顯增多

（二）城市化影響降水的機(jī)制

觀點(diǎn)一：城市中的降水量比郊區(qū)多,一般比郊區(qū)多5%～15%。形成城市降水較多的原因有三：第一,

城市熱島效應(yīng)城市由于有熱島效應(yīng),大氣層結(jié)不穩(wěn)定,有利于產(chǎn)生熱力對(duì)流,當(dāng)城市中水汽充足時(shí)(城市中還有一定量的人為水汽和人工管道供應(yīng)的水分),容易形成對(duì)流云和對(duì)流性降水。（二）城市化影響降水的機(jī)制第二，城市阻滯效應(yīng)。城市參差不齊的建筑物，其粗糙度比附近郊區(qū)平原大。它不僅能引起機(jī)械湍流，而且對(duì)移動(dòng)滯緩的降水系統(tǒng)(如靜止鋒、靜止切變、緩進(jìn)冷鋒等)有阻滯效應(yīng)，使其移動(dòng)速度減慢，在城區(qū)滯留時(shí)間加長，因而導(dǎo)致城區(qū)的降水強(qiáng)度增大，降水的時(shí)間延長。第三，城市凝結(jié)核效應(yīng)。城市因生產(chǎn)和生活強(qiáng)度較大，空氣中塵粒及其它微粒比周圍地區(qū)多，為形成降水提供了豐富的凝結(jié)核。（二）城市化影響降水的機(jī)制觀點(diǎn)二：城市下墊面蒸散量和水分貯存量比郊區(qū)小城市由于地面一般經(jīng)人工鋪裝,植被覆蓋率低,不透水面積大,降雨后雨水滯留地面時(shí)間短,地面水分蒸發(fā)量及植物蒸騰量均小于郊區(qū)。使城市空氣濕度減少，是不利于降水形成的條件。因此，城市化對(duì)降水的影響因素互相抵消，沒有使降水增加或使降水減少的效應(yīng)。（二）城市化影響降水的機(jī)制

根據(jù)在美國東北部一個(gè)小流域的觀測研究估算:當(dāng)流域面積的25%為不透水區(qū)時(shí),

其年蒸騰量要減少19%;若不透水面積增加到50%,年蒸騰量減少38%;不透水面積增大到75%時(shí),則年蒸騰量減少59%。*城市降水的形成機(jī)制十分復(fù)雜，還有不確定的天氣氣候因素。（三）城市降水變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)１、城市降水強(qiáng)度（單位時(shí)間降水量）增加，使城市雨洪徑流增大，洪水增多，加劇土壤侵蝕，加速河湖和下水道系統(tǒng)淤積，使城市排水管網(wǎng)漫溢增多，從而提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，增加費(fèi)用開支。城市下墊面的水分收入量比郊區(qū)多,而向空氣的蒸散量和向下墊面內(nèi)部的滲透貯存量比郊區(qū)少,則其徑流量必然要比郊區(qū)大得多。城市在降雨后,徑流量急劇增高,很快出現(xiàn)峰值,然后又迅速降低,其徑流曲線非常陡峻,急升急降。郊區(qū)徑流曲線則平緩得多,其峰值比市區(qū)低,出現(xiàn)時(shí)間比市區(qū)遲,緩升緩降。降雨后城市與郊區(qū)徑流曲線的圖式曲線下的面積

代表徑流總量（三）城市降水變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)２、降雨總量增大，沖洗污染物增多，水體污染加劇，水處理負(fù)擔(dān)加重；另一方面，徑流量增大，提高自凈能力，又可改善水環(huán)境污染。3、強(qiáng)對(duì)流性降水增多，并常伴隨冰雹、雷暴等災(zāi)害性天氣，農(nóng)業(yè)受災(zāi)減產(chǎn)，生命財(cái)產(chǎn)遭到損失。在城市還因影響能見度，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、雪和霧）。酸沉降：濕沉降、酸性顆粒物的干沉降。酸雨的起源：酸雨中所含的酸主要是硫酸和硝酸，是化石燃料燃燒產(chǎn)生的SO2和NOx排到大氣后轉(zhuǎn)化而來。酸雨的形成硫氧化物、氮氧化物、重金屬微粒、環(huán)境中穩(wěn)定的有機(jī)化合物和有助于形成光化學(xué)氧化劑的活性有機(jī)物，這些物質(zhì)在太陽光的照射下會(huì)發(fā)生一系列物理和化學(xué)作用和轉(zhuǎn)化，使硫氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸、氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸、有機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸，這些產(chǎn)物又與云中的水蒸氣作用，最后以酸性雨和雪的形式沉降下來。酸雨的類型通常SO2是形成酸雨的主要污染物。以硫酸為主的酸雨稱硫酸型酸雨；而在NOx污染嚴(yán)重的地方，酸雨中硝酸可占相當(dāng)大的比例，稱為硫酸-硝酸型酸雨。世界四大酸雨區(qū)：西北歐、英國北部酸雨區(qū)；美國東北部、加拿大酸雨區(qū)；日本東京酸雨區(qū)；中國西南、華南酸雨區(qū)我國酸雨分布圖2、酸雨的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)酸雨淋溶土壤，使?fàn)I養(yǎng)元素流失，抑制微生物固氮和分解有機(jī)質(zhì)活動(dòng)，使土壤貧瘠；酸雨影響植物生長，危害城市綠化，減弱作物的光合作用和抗病蟲害能力，影響生產(chǎn)；酸雨使地下水酸化，微量元素超標(biāo)，影響供水條件；酸雨使河、湖、庫、塘等水體酸化，危害水生生物，魚蝦死亡，破壞生態(tài)平衡；酸雨腐蝕建筑材料、文物古跡、橋梁、樓宇、船舶、車輛、機(jī)電設(shè)備等。德國約有1／3森林受到酸雨不同程度的危害酸雨造成死亡之湖（紐約州）酸雨腐蝕墻體第四節(jié)風(fēng)場效應(yīng)

(UrbanWindfieldEffect)一、城市化對(duì)風(fēng)的影響（一）城市的地面風(fēng)１、摩擦使城市風(fēng)速減小，但有一臨界風(fēng)速值城市建筑物增大了近地層的粗糙度，對(duì)低層氣流產(chǎn)生摩擦效應(yīng)，使流經(jīng)城區(qū)的氣流受阻減速。減弱作用是在風(fēng)速大于風(fēng)速臨界值時(shí)表現(xiàn)出來的，當(dāng)風(fēng)速小于某一臨界值時(shí)，城市對(duì)風(fēng)速有加強(qiáng)作用。北京：１、４、10月的臨界風(fēng)速值為１m/s,7月為4m/s一、城市化對(duì)風(fēng)的影響2、城區(qū)內(nèi)因受熱不均而產(chǎn)生街道風(fēng)城市建筑物由于受熱不均勻而產(chǎn)生局部熱力環(huán)流，稱“街道風(fēng)”。3、城市峽谷效應(yīng)產(chǎn)生“急流”氣流在兩排高大建筑物之間的街道通過時(shí)，類似在兩座高山間的峽谷中，氣流加速前進(jìn)，稱“城市峽谷效應(yīng)”，使風(fēng)速增大，達(dá)到一定程度稱“急流”。盛行風(fēng)與街道平行時(shí)最易產(chǎn)生街道峽谷效應(yīng)。一、城市化對(duì)風(fēng)的影響4、建筑物的阻障效應(yīng)當(dāng)氣流與建筑物垂直時(shí)，受阻礙減速，翻越高大建筑物在背風(fēng)面下沉?xí)r，往往產(chǎn)生渦流，阻礙污染物質(zhì)迅速擴(kuò)散排走，而停滯在某一地段內(nèi)，加劇污染。必須指出：風(fēng)速與污染濃度的關(guān)系是比較復(fù)雜的,如其它條件相同,二者一般呈反比關(guān)系。一、城市化對(duì)風(fēng)的影響5、城市風(fēng)分布不均勻，時(shí)大時(shí)小，陣性大，風(fēng)向不定市區(qū)內(nèi)的風(fēng)速大小與街道的寬窄、走向、大范圍盛行風(fēng)向有關(guān)。一、城市化對(duì)風(fēng)的影響（二）城市熱島環(huán)流在天氣睛朗無云，大范圍內(nèi)氣壓梯度極小的形勢下，由于城市熱島的存在，城市中形成一個(gè)低壓中心，并出現(xiàn)上升氣流。從熱島垂直結(jié)構(gòu)看來，在一定高度范圍內(nèi)，城市低空都比郊區(qū)同高度的空氣為暖，因此隨著市區(qū)熱空氣的不斷上升，郊區(qū)近地面的空氣必然從四面八方流入城市，風(fēng)向向熱島中心輻合。在晴朗的夜間城市熱島環(huán)流模式（二）城市熱島環(huán)流

(Urbanheatislandcirculation)

此時(shí)郊區(qū)因近地面層空氣流失需要補(bǔ)充，于是熱島中心上升的空氣又在一定高度上流回到郊區(qū)，在郊區(qū)下沉，形成一個(gè)緩慢的熱島環(huán)流(heatislandcirculation)，又稱城市風(fēng)系。在近地面部分風(fēng)由郊區(qū)向城市輻合,稱為鄉(xiāng)村風(fēng)(countrybreeze)。應(yīng)該指出,向城市中心輻合的鄉(xiāng)村風(fēng),并不是很穩(wěn)定的,它往往具有間歇性或脈動(dòng)性(周期性)。此脈動(dòng)周期約為1.5~2.0h。這種脈動(dòng)性在夜間特別明顯。二、城市風(fēng)場對(duì)人類活動(dòng)的影響1、城市風(fēng)隨著城市的發(fā)展，人口增多，建筑物的密度和高度增加，下墊面的粗糙度加大，因而有使城市年平均風(fēng)速減小的趨勢。上海歷年風(fēng)速(m/s)上海地區(qū)1980年年平均風(fēng)速示意圖二、城市風(fēng)場對(duì)人類活動(dòng)的影響2、盛行風(fēng)與城市規(guī)劃盛行風(fēng)：當(dāng)?shù)刈疃囡L(fēng)向的風(fēng)。

朱瑞兆于1980年根據(jù)我國600多個(gè)氣象臺(tái)站1月、7月及全年的風(fēng)向頻率玫瑰圖進(jìn)行相似形分類,將我國按風(fēng)向大致劃分為4大類型區(qū):季節(jié)變化型、主導(dǎo)風(fēng)向型、無主導(dǎo)風(fēng)向型、準(zhǔn)靜止風(fēng)型二、城市風(fēng)場對(duì)人類活動(dòng)的影響季節(jié)變化型:中國東半壁多屬之,盛行風(fēng)向隨季節(jié)變化而轉(zhuǎn)變,冬季風(fēng)向偏N,夏季偏S主導(dǎo)風(fēng)向型:一年中不管什么季節(jié)都有相同的盛行風(fēng)向。新疆-內(nèi)蒙(N,WN),云貴(SW),青藏(W)無主導(dǎo)風(fēng)向型:全年風(fēng)向不定,各方位風(fēng)向頻率相當(dāng),沒有一個(gè)較突出的盛行風(fēng)向。寧夏-甘肅河西走廊-隴東-內(nèi)蒙阿拉善準(zhǔn)靜止風(fēng)型:全年靜風(fēng)頻率在50%以上,年平均風(fēng)速在1.0m/s以下的地區(qū)。四川,西雙版納城市規(guī)劃風(fēng)向分區(qū)圖(朱瑞兆,1980)二、城市風(fēng)場對(duì)人類活動(dòng)的影響1季節(jié)變化型：中國東半壁多屬之，盛行風(fēng)向隨季節(jié)變化而轉(zhuǎn)變，冬季風(fēng)向偏N，夏季偏S例如南昌市，冬季盛行北風(fēng)，風(fēng)頻27%，加上東北偏北風(fēng)，風(fēng)頻為52%；夏季盛行西南風(fēng)，風(fēng)頻為19%，加上西南偏南風(fēng)，風(fēng)頻為36%，夾角為135~180，全年最小風(fēng)頻方向?yàn)槲鞅逼?，風(fēng)頻為0.6%，工業(yè)企業(yè)應(yīng)布置在這個(gè)方向，居住區(qū)應(yīng)在東南偏東方向南昌風(fēng)向頻率玫瑰圖(于志熙,1992)盛行風(fēng)與城市規(guī)劃城市規(guī)劃布局時(shí)要盡量避開冬夏對(duì)吹的風(fēng)向，選擇最小風(fēng)頻方向。向大氣排放污染物質(zhì)的工廠企業(yè)，布局在城市最小風(fēng)頻方位對(duì)城市的污染最少；工業(yè)區(qū)、居民區(qū)并排布局在與盛行風(fēng)向垂直的方向，并用防護(hù)林隔離。雙主導(dǎo)風(fēng)向型也屬此類。盛行風(fēng)與城市規(guī)劃2主導(dǎo)風(fēng)向型：一年中不管什么季節(jié)都有相同的盛行風(fēng)向新疆-內(nèi)蒙(N,WN),云貴(SW),青藏(W)

可將有污染的工廠企業(yè)布置在常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，居住區(qū)布置在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。山區(qū)城市選與風(fēng)向平行的山谷。盛行風(fēng)與城市規(guī)劃3、無主導(dǎo)風(fēng)向型：全年風(fēng)向不定，各方位風(fēng)向頻率相當(dāng)(<10%)，沒有一個(gè)較突出的盛行風(fēng)向。寧夏-甘肅河西走廊-隴東-內(nèi)蒙阿拉善。在城市規(guī)劃，尤其是在有污染企業(yè)的選址上，將風(fēng)速和風(fēng)向同時(shí)考慮：污染系數(shù)：Fi=fi/ui其中Fi為污染系數(shù)，表示來自i方位的污染程度；fi為i方位的風(fēng)向頻率；ui為i方向的平均風(fēng)速污染系數(shù)與風(fēng)向頻率成正比，與風(fēng)速成反比盛行風(fēng)與城市規(guī)劃污染風(fēng)頻Ri：某方向污染風(fēng)頻，為該方向污染系數(shù)與該地總平均風(fēng)速的乘積。

Ri=fi×（ū／ui)fi為i方位的風(fēng)向頻率，ū

為該地的總平均風(fēng)速，ui為i方向的平均風(fēng)速污染風(fēng)頻越大，其下風(fēng)方受污染越重，求出各風(fēng)向的污染系數(shù)和污染風(fēng)頻，繪制污染風(fēng)頻玫瑰圖，據(jù)此可判斷污染嚴(yán)重的方位。污染企業(yè)應(yīng)設(shè)在污染風(fēng)頻最低的方位，城市受污染程度就輕。盛行風(fēng)與城市規(guī)劃4、小風(fēng)、準(zhǔn)靜止風(fēng)型：全年靜止頻率50%以上，年平均風(fēng)速1.0m/s以下。（如四川,西雙版納）由于準(zhǔn)靜止風(fēng)型地區(qū)，城市無法從污染風(fēng)頻中尋找污染最小的方位，因此有污染的工廠企業(yè)宜置于衛(wèi)生防護(hù)距離之外，衛(wèi)生防護(hù)距離大小需視企業(yè)有害物質(zhì)的危害程度和擴(kuò)散稀釋條件、地形氣象等因素而定《工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)》盛行風(fēng)與城市規(guī)劃一般說來，在風(fēng)速不大，大氣較穩(wěn)定和地形較平坦的條件下，污染物質(zhì)最大著地濃度出現(xiàn)在煙囪煙體上升有效高度10~20倍之間，因此居民區(qū)應(yīng)布在煙囪有效高度20倍距離之外的地區(qū)考慮風(fēng)對(duì)大氣污染影響作用的城鎮(zhèn)布局圖式盛行風(fēng)與城市規(guī)劃從城市整體而言，其平均風(fēng)速比同高度的開曠郊區(qū)小，但在城市覆蓋層內(nèi)部風(fēng)的局地性差異很大。有些地方風(fēng)速極微；而在特殊情況下，某些地點(diǎn)其風(fēng)速亦可大于同時(shí)期同高度的郊區(qū)。造成城市覆蓋層內(nèi)部風(fēng)速差異的主要原因是由于街道的走向、寬度、兩側(cè)建筑物的高度、形式和朝向不同,當(dāng)風(fēng)吹過城市建筑物時(shí),因阻障效應(yīng)產(chǎn)生不同的升降氣流、渦動(dòng)和繞流等,使風(fēng)的局地變化復(fù)雜化。盛行風(fēng)與城市規(guī)劃盛行風(fēng)遇到不能穿透的建筑物時(shí),在迎風(fēng)面上一部分氣流上升越過屋頂,一部分氣流下沉降至地面,另一部分則繞過建筑物的周側(cè)向屋后流去。當(dāng)盛行風(fēng)向與街道平行時(shí),由于狹管效應(yīng),風(fēng)速會(huì)加大。如果風(fēng)向與街道成一定角度則風(fēng)受阻而速度減小。在街道中部風(fēng)速要比人行道靠近建筑物的部分大些。如果以街道中心的風(fēng)速算作100%的話,那么在迎風(fēng)面的人行道風(fēng)速為90%,背風(fēng)面的人行道風(fēng)速只有45%。人行道旁如果種植行道樹,樹葉茂盛時(shí)風(fēng)速將再減低20%~30%;在公園的濃蔭中,風(fēng)速更會(huì)削弱50%上下。局部環(huán)流與城市規(guī)劃1海陸風(fēng)、山谷風(fēng)的影響沿海（沿湖、沿河）城市，海陸風(fēng)或湖陸風(fēng)顯著，風(fēng)向以日為周期有規(guī)律地交替，白天吹海風(fēng)，夜間吹陸風(fēng)。城市規(guī)劃布局應(yīng)將工廠企業(yè)和居住區(qū)平行海岸（垂直海陸風(fēng)方向）布置，污染機(jī)會(huì)最小。沿海城市(如日本神戶,大阪,橫濱,中國的天津等)為了海運(yùn)方便，往往將工業(yè)區(qū)設(shè)在海濱,生活區(qū)放在內(nèi)地然而由于海濱地區(qū)有海陸風(fēng)的影響，白天工業(yè)區(qū)的污染物會(huì)順著海風(fēng)吹向內(nèi)地生活區(qū),從而造成污染。世界許多沿海城市均有過這樣的“經(jīng)歷”，一時(shí)成為空氣污染防治的難題。

因而沿海地區(qū)城市功能分區(qū)應(yīng)與海岸平行布局海濱地區(qū)城市功能分區(qū)布局圖式局部環(huán)流與城市規(guī)劃山區(qū)城市，山谷風(fēng)顯著，風(fēng)向以日為周期有規(guī)律地交替，白天吹谷風(fēng)，夜晚吹山風(fēng)，城市規(guī)劃時(shí)，不但要考慮山谷的方向，還要考慮谷風(fēng)大于山風(fēng)的特點(diǎn)。工廠白天排放污染多，白天谷風(fēng)大，而且白天逆溫層被破壞，有利于污染物的輸送，因此工廠可置于谷風(fēng)的上風(fēng)方向，居住區(qū)置于下風(fēng)方向，受污染仍較小。谷地晝夜空氣環(huán)流情況山風(fēng)谷風(fēng)在山嶺環(huán)抱的盆地城市,氣流不通暢,靜風(fēng)日數(shù)多,又因熱力作用形成山谷風(fēng)局地環(huán)流,在夜晚山風(fēng)作用下,極易發(fā)生“地形逆溫”。這些氣象條件對(duì)污染物的擴(kuò)散十分不利,總體而言，在這種城市中不宜建立可能會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境的工業(yè)區(qū)地形對(duì)城市規(guī)劃的影響在山地的迎風(fēng)區(qū),居民區(qū)在上風(fēng)方的安排是適宜的(左邊位置);但在背風(fēng)區(qū)(右邊位置),雖然居民區(qū)位于上風(fēng)方向,然而因渦流作用,不但山下工廠的煙塵擴(kuò)散困難,并且還會(huì)反卷至山坡,對(duì)居民區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染,這樣的布局顯然不妥當(dāng)。地形對(duì)工廠區(qū)布局的影響2熱島環(huán)流的影響由于城市熱島環(huán)流的存在，氣流從四周郊區(qū)向市區(qū)輻合、上升，一方面攜帶污染物進(jìn)入市區(qū)，使郊區(qū)工廠排出的污染物向市區(qū)匯集；另一方向，由于干濕沉降作用，污染物的垂直輸送常小于熱島內(nèi)空氣的上升速度，即上升氣流頂托，干濕沉降作用慢，污染物停留低空，加重城市污染。城市夜間由于有淺薄的不穩(wěn)定層結(jié)存在，微弱的對(duì)流容易把污染物質(zhì)帶到地面，使城市夜間污染物濃度較高。要規(guī)劃建設(shè)環(huán)城防護(hù)林帶。大氣穩(wěn)定度的影響大氣穩(wěn)定度():表示空氣是否安于原來所在的層次，是否易于發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)，即是否易于發(fā)生對(duì)流的量度。

大氣是否穩(wěn)定，通常用周圍空氣的“溫度直減率(γ)”與上升空氣微團(tuán)的“干絕熱直減率(γd)”的對(duì)比來判斷大氣穩(wěn)定度的影響干絕熱直減率γd是每上升100m溫度降低1℃。而周圍空氣氣溫隨高度變化的直減率γ是多種多樣的：γ>γd:每隔100m高度氣溫降低很快，空氣層處于不穩(wěn)定狀態(tài)(不穩(wěn)定層結(jié))γ<γd:每隔100m高度氣溫降低很少，甚至隨高度而遞增,稱為“逆溫”，空氣層處于穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)定層結(jié))γ=γd:每隔100m高度剛好是減低1℃，空氣層的穩(wěn)定度處于中性狀態(tài)(中性層結(jié))城市上空空氣層結(jié)對(duì)污染物擴(kuò)散的影響大氣穩(wěn)定度是影響污染物在大氣中擴(kuò)散的極重要因素：當(dāng)大氣層結(jié)不穩(wěn)定時(shí)（γ>γd）,熱力湍流發(fā)展旺盛,對(duì)流強(qiáng)烈,污染物容易擴(kuò)散當(dāng)大氣層結(jié)穩(wěn)定時(shí)（γ<γd），湍流受到抑制，污染物不易擴(kuò)散稀釋。特別是當(dāng)有逆溫層出現(xiàn)時(shí)，通常風(fēng)力微弱甚或平靜無風(fēng)，在市區(qū)上空往往形成一穹隆形的塵蓋。使煙塵聚集地表，造成嚴(yán)重污染。如果風(fēng)速達(dá)到3.5m/s,就會(huì)使穹形塵蓋破壞，形成鳥羽狀塵蓋。城市上空的塵蓋從煙囪排出的煙流形狀看大氣穩(wěn)定度的影響：全層不穩(wěn)定(波浪型):晴午后;煙源附近污染全層中性(錐型):風(fēng)力較大的夜間出現(xiàn)全層穩(wěn)定(扇型):晴,風(fēng)小的夜或晨;易污染下層穩(wěn)定上層不穩(wěn)定(屋脊型,上揚(yáng)型):日落后不久出現(xiàn);地面可免受污染下層不穩(wěn)定上層穩(wěn)定(熏煙型,漫煙型):日出后風(fēng)力微弱時(shí)易出現(xiàn);下風(fēng)處嚴(yán)重污染大氣穩(wěn)定度和煙型全層不穩(wěn)定(波浪型)全層中性(錐型)下層穩(wěn)定上層不穩(wěn)定(屋脊型)下層不穩(wěn)定上層穩(wěn)定(熏煙型)全層穩(wěn)定(扇型)環(huán)境層結(jié)線干絕熱線3、局部氣流的影響氣流翻越高大建筑物時(shí)，在背風(fēng)面下沉，風(fēng)速減小，產(chǎn)生渦流，阻礙污染物擴(kuò)散，加劇城市局部污染；尤其是煙囪較低時(shí)。城市規(guī)劃要設(shè)計(jì)高煙囪排放，建筑物與高大煙囪之間距離位置布局要合理第五節(jié)城市主要?dú)庀鬄?zāi)害及防御一、城市暴雨災(zāi)害

1、暴雨對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的影響2、暴雨致災(zāi)原因