城市氣候特征及其成因

城市氣候特征及其成因

城市氣候

§3-1城市化對(duì)氣候影響的機(jī)制

§3-2城市熱島效應(yīng)§3-3城市大氣水分效應(yīng)

§3-4城市風(fēng)的特征

§3-5城市主要?dú)庀鬄?zāi)害及防御城市氣候特征及其成因§3-1城市化對(duì)氣候影響的機(jī)制一.城市氣候的基本特征1、城市氣候---城市內(nèi)部形成的不同于城市周圍地區(qū)的特殊小氣候。城市氣候特征及其成因一.城市氣候的基本特征2、城市氣候所涉及的范圍：

水平方向：城區(qū)及城市影響所達(dá)郊區(qū)

垂直方向：城市覆蓋層

城市邊界層

城市羽尾層（市尾煙氣層）

鄉(xiāng)村邊界層

城市氣候特征及其成因3、城市氣候的基本特征1）輻射和氣溫

城市直接輻射和總輻射比郊區(qū)少

城市氣溫比郊區(qū)高，形成城市熱島2）風(fēng)和湍流

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)，有城市環(huán)流和城市風(fēng)城市氣候特征及其成因3、城市氣候的基本特征3）蒸散和濕度

蒸散量和空氣濕度比郊區(qū)小

蒸散：地面蒸發(fā)植物蒸騰4）云和霧

城市云量比郊區(qū)多，尤其是低云

城市的霧比郊區(qū)多，有的是光化學(xué)煙霧

5）降水城市氣候特征及其成因二、城市化對(duì)氣候影響的機(jī)制1、城市下墊面性質(zhì)變化及其影響1）下墊面性質(zhì)的變化

2)影響：下墊面的熱力學(xué)特性影響溫度

比熱、熱容量、導(dǎo)熱率、吸熱、反射、蓄熱能力

對(duì)太陽輻射的反射率比郊區(qū)小導(dǎo)熱率、熱容量比郊區(qū)大，蓄熱能力強(qiáng)；下墊面的水份循環(huán)特性影響濕度

蒸發(fā)、蒸騰、凝結(jié)、透水、貯水貯藏水分能力差，蒸發(fā)（蒸騰）比郊區(qū)小；下墊面粗糙度大，風(fēng)速小，不利于熱量擴(kuò)散。下墊面的動(dòng)力學(xué)特性影響氣流

城市氣候特征及其成因二、城市化對(duì)氣候影響的機(jī)制2、大氣成分改變及其影響1）主要是：CO2，NOx，CO，顆粒物，二次污染物2）影響：l

影響城市空氣透明度，減弱能見度l

改變太陽入射輻射，散射輻射和地面的長波輻射。特別是CO2，CH4，O3等溫室氣體，吸收地面長波輻射，大氣逆溫輻射，地面不易冷卻，城市氣溫比郊區(qū)高。

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為云、霧，降水提供了凝結(jié)核。城市氣候特征及其成因二、城市化對(duì)氣候影響的機(jī)制3、城市人為熱釋放及其影響

1)人為熱：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。

2）影響：

l

改變了城市區(qū)域的能量平衡，形成城市熱島l

產(chǎn)生局地氣候變化城市氣候特征及其成因城市氣候特征及其成因二、城市化對(duì)氣候影響的機(jī)制4、廣州人為因素對(duì)城市氣溫的關(guān)聯(lián)度

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影響廣州市氣溫地各因素情況：

建筑面積>人口規(guī)模>

工業(yè)發(fā)展

>交通運(yùn)輸輕工業(yè)>重工業(yè)貨運(yùn)>客運(yùn)l

從所影響的溫度指標(biāo)看：受認(rèn)為因素影響的

年均最低氣溫>年均最高氣溫>年均氣溫城市氣候特征及其成因§3-2城市熱島效應(yīng)一、城市熱島及表示方法1、城市熱島（heatislandeffet）效應(yīng)：城市氣溫高于四周郊區(qū)氣溫的現(xiàn)象。

城市氣候特征及其成因縱坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表出農(nóng)村、效區(qū)、城市的剖面，畫出溫度變化曲線圖曲線圖的變化基本上是：由農(nóng)村至城市邊緣的近郊，氣溫陡然升高，形成“陡岸”，到了城市，溫度梯度比較平緩，形成“高原”，到城市中心．人口和建筑密度增加，溫度更高，形成“山峰”。城市氣候特征及其成因一、城市熱島及表示方法2、城市熱島強(qiáng)度：（△Tu-r）：城市氣溫與郊區(qū)同期（瞬時(shí)、日均、月均、年均等）氣溫差值的大?。ɑ虻葴鼐€間距）溫度對(duì)比：

①同一時(shí)段城市與郊區(qū)氣溫的對(duì)比；（測(cè)點(diǎn)：代表性，典型性）②城市發(fā)展過程中測(cè)站本身氣溫的前后對(duì)比；（以濾去氣候變化的影響）城市氣候特征及其成因二、城市熱島的時(shí)空分布特點(diǎn)1.空間分布l

水平方向①

城市高溫中心出現(xiàn)在人口密集，建筑密度大，工商業(yè)最集中地區(qū)②

城市高溫區(qū)內(nèi)等溫線稀疏，氣溫水平梯度?、?/p>

城市邊緣氣溫水平梯度大，等溫線密集l

垂直方向：熱島強(qiáng)度隨高度的變化因城市不同而有所差別地面附近熱島強(qiáng)度最大，向上逐漸減弱，甚至出現(xiàn)負(fù)值城市氣候特征及其成因二、城市熱島的時(shí)空分布特點(diǎn)2.時(shí)間分布l

有明顯的周期性變化：主要是一種夜間現(xiàn)象城鄉(xiāng)冷卻率的差異：21時(shí)為一天中最強(qiáng)，日出后減弱，午后13時(shí)最弱l

明顯的季節(jié)變化：因區(qū)域氣候條件和城市人為因素而異

我國季風(fēng)氣候區(qū)，秋冬季大，春夏季弱

城市氣候特征及其成因二、城市熱島的時(shí)空分布特點(diǎn)3、其他布規(guī)則變化l

城市化程度越高，熱島強(qiáng)度越強(qiáng)；l

熱島分布還因城市土地利用類型和下墊面性質(zhì)不同而異；l

區(qū)域氣候條件也有影響；l

城市熱島還與下墊面形狀有關(guān)；l

因天氣氣象條件和人為因素不同出現(xiàn)非周期性變化。城市氣候特征及其成因三、城市熱島形成的條件主要是1、城市下墊面的性質(zhì)特殊，2、城市下墊面建筑材料的熱容量、導(dǎo)熱率比郊區(qū)農(nóng)村自然界的下墊面要大得3、城市戶的建筑物、道路、廣場不透水。4、城市中有較多的人為熱進(jìn)人大氣層，特別是在冬季，高緯度地區(qū)燃燒大量化石燃料采暖．

5、城市建筑密集，通風(fēng)不良，不利于熱量的擴(kuò)散城市氣候特征及其成因四、城市熱島的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

1、中緯度地區(qū)城市熱島生態(tài)環(huán)境效應(yīng)：l

冬季：節(jié)省取暖的能量消耗，削減大氣污染；減少城市積雪，延長無霜期，利于植物生長。（有利）l

夏季：加強(qiáng)城市高溫的酷熱程度，嚴(yán)重時(shí)引起中暑和心血管疾病；空調(diào)降溫消耗能量，污染環(huán)境。2、削減夏季城市熱島效應(yīng)是防御城市夏季高溫災(zāi)害、減少經(jīng)濟(jì)損失和保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境的一項(xiàng)重要措施。

城市氣候特征及其成因§3-3城市大氣水分效應(yīng)

一、城市空氣濕度1、城市干島：城區(qū)的絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度都比郊區(qū)小。2、城市濕島：夜間（靜風(fēng)或小風(fēng)）城區(qū)水汽含量比郊區(qū)大的“城市濕島”現(xiàn)象。郊區(qū)由于凝露量大，空氣中水汽含量少3、城市的云和霧l

霧：水汽在凝結(jié)核上形成小水滴，懸浮在空氣中，水平能見度小于1km時(shí)?！皾耢F”，“濁霧”。

對(duì)生態(tài)環(huán)境影響：①影響能見度；②加劇污染濃度。l

云：城市化使云量增多。尤：低云量城市氣候特征及其成因二、城市降水的變化及其影響1、城市化影響降水的機(jī)制

城市熱島效應(yīng)：城市上空氣層的層結(jié)不穩(wěn)定，有利于熱力對(duì)流，在水汽充足時(shí)，易形成對(duì)流云和對(duì)流性降水；

摩擦阻擋（城市阻障）效應(yīng)：城市參差不齊的建筑物對(duì)氣流有機(jī)械阻障，觸發(fā)湍流，使移動(dòng)的降水系統(tǒng)移動(dòng)減慢，導(dǎo)致城市降水強(qiáng)度增強(qiáng)，降水時(shí)間延長。城市凝結(jié)核效應(yīng)：城市空氣中凝結(jié)核多，可促使生成水氣凝結(jié)和雨滴，從而增加降水

城市氣候特征及其成因二、城市降水的變化及其影響2、城市降水變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)l

降水是城市生態(tài)環(huán)境重要自然因子之一l

城市降水量增加的直接后果：

①

雨洪徑流增大②

地面侵蝕，受納水體污染加劇，河道淤積③

冰雹，雷暴等對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)危害，下雨能見度低，使交通事故率增加l優(yōu)點(diǎn)：使枯季徑流增大，緩解枯季供水緊張狀況城市氣候特征及其成因二、城市降水的變化及其影響3、酸雨

l

降水的pH值小于5.6時(shí)，稱為酸雨。l

危害：

①

使土壤貧瘠，傷害植物生長，減弱作物的光合作用和抗病蟲害能力，影響生產(chǎn)；②

地下水酸化，微量元素超標(biāo)；③

河湖水酸化，危害水生生物，魚蝦死亡，破壞生態(tài)平衡；④

腐蝕建筑材料和文物古跡。城市氣候特征及其成因§3-4城市風(fēng)的特征一、城市對(duì)風(fēng)的影響

1、城市摩擦作用使風(fēng)速減小l

城區(qū)的平均風(fēng)速比郊區(qū)小。l

臨界風(fēng)速當(dāng)盛行風(fēng)風(fēng)速小于臨界風(fēng)速時(shí)，城區(qū)風(fēng)速>郊區(qū)風(fēng)速當(dāng)盛行風(fēng)風(fēng)速大于臨界風(fēng)速時(shí)，城區(qū)風(fēng)速<郊區(qū)風(fēng)速

2、街道風(fēng)：城市建筑物由于受熱不均而產(chǎn)生局部熱力環(huán)流

3、峽谷效應(yīng)和城市急流：4、城市熱島環(huán)流城市氣候特征及其成因二、城市低空風(fēng)的垂直變化

對(duì)數(shù)率公式指數(shù)率公式城市氣候特征及其成因三、風(fēng)與城市規(guī)劃

1、風(fēng)的作用2、盛行風(fēng)與城市規(guī)劃：

1）季風(fēng)區(qū)：排污的工廠布置在

城市最小風(fēng)頻方向的下風(fēng)向，居住地布置在其上風(fēng)方，建廠在南北走向的谷地。2）主導(dǎo)風(fēng)向區(qū)：工廠布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向；居住區(qū)置于上風(fēng)方。

城市氣候特征及其成因三、風(fēng)與城市規(guī)劃2、盛行風(fēng)與城市規(guī)劃3）無主導(dǎo)風(fēng)向：著重考慮風(fēng)速。l

工廠置于最大平均風(fēng)速風(fēng)向的下風(fēng)方，或置于污染系數(shù)或污染風(fēng)頻最小的方位l

污染系數(shù)：Fi＝fi/ui

fi---為i方位的風(fēng)向頻率ui---為i方位的平均風(fēng)速l

污染風(fēng)頻：Ri＝fi·ū/ui

ū—該地的總平均風(fēng)速

作為污染源的工廠應(yīng)置于污染風(fēng)頻最低的方位4）準(zhǔn)靜止風(fēng)型區(qū)：工廠置于衛(wèi)生防護(hù)距離之外。城市氣候特征及其成因三、風(fēng)與城市規(guī)劃3、局地環(huán)流與城市規(guī)劃

l

城市所在區(qū)域的局地環(huán)流，海陸風(fēng)，山谷風(fēng)等。l

城市熱島環(huán)流l

街道風(fēng)城市氣候特征及其成因三、風(fēng)與城市規(guī)劃4、城市工業(yè)區(qū)布置與居住區(qū)的關(guān)系城市工業(yè)區(qū)布置與居住區(qū)的關(guān)系通常表現(xiàn)為以下4個(gè)方面：(1)生活居住區(qū)內(nèi)布置工業(yè)。(2)生活居住區(qū)邊緣地段布置工業(yè)，或以工業(yè)街坊的方式布置在居住區(qū)內(nèi)(3)工業(yè)區(qū)(4)工業(yè)點(diǎn)城市氣候特征及其成因§3-5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、城市暴雨致災(zāi)原因

l

東部季風(fēng)氣候，使降水集中于夏季l

“熱島效應(yīng)”，“雨島效應(yīng)”加劇暴雨l下墊面的不透水性，形成徑流；排水設(shè)施不足，積水浸街。

城市氣候特征及其成因§3-5城市主要?dú)庀鬄?zāi)害及防御一、城市暴雨災(zāi)害3、我國城市暴雨洪澇災(zāi)害的類型

海濱城市：地面沉降，海水倒灌，形成內(nèi)澇、臺(tái)風(fēng)、暴潮、海嘯

湖濱城市：汛期湖水位高漲，城市排水困難、暴雨形成的地面徑流倒流淹沒城市低洼區(qū)

沿河城市：內(nèi)澇、江河決堤將遭受洪水圍困

山區(qū)城市：崩滑流

城市氣候特征及其成因熱帶風(fēng)暴襲擊海南三亞市，港口的魚船被吹得東倒西歪厄爾尼諾襲擊秘魯,洪澇成災(zāi)厄爾尼諾是熱帶大氣和海洋相互作用的產(chǎn)物，它原是指赤道海面的一種異常增溫，現(xiàn)在其定義為在全球范圍內(nèi)，海氣相互作用下造成的氣候異常城市氣候特征及其成因二、大風(fēng)災(zāi)害1、大風(fēng)的災(zāi)害2、熱帶風(fēng)暴大風(fēng)3、冷空氣大風(fēng)4、雷雨大風(fēng)和龍卷風(fēng)城市氣候特征及其成因2002年世界氣象日主題

－－“降低極端天氣和氣候?yàn)?zāi)害的危害”

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