影响城市气候的因素
城市的辐射和日照
城市的热量平衡与城市热岛效应
城市的风及局部环流
城市的降水及水分平衡
城市的大气污染及与城市气候的关系
城市气候与城市规划和城市建设
4.1 影响城市气候的因素
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(生产与生活)活动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
城市气候所涉及的范围主要包括三个部分: 即城市覆盖层、城市边界层和市尾烟气层
在城市高强度的经济活动中, 要消耗大量能源。据统计一个百万人口的城市, 每天要消耗煤3000t, 石油2800t, 天然气2700t, 同时排放出粉尘约150t, 二氧化硫150t, 一氧化碳450t, 一氧化氮100t。当这些粉尘和有害气体进入空气后, 会改变大气的组成成分, 影响城市空气的透明度和辐射热能收支, 减弱能见度, 为云雾提供丰富的凝结核, 从多方面影响气候。如果污染物超过大气的自净能力, 还会造成城市大气污染。
由于城市居民的生活和生产活动, 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从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。
此外由于城市供水、排水的方式和农村不同, 在燃烧和某些工业生产过程中还产生一定量的“人为水汽”进入大气, 致使城市中的水分平衡与农村有明显差异。
4.2 城市的辐射与日照
城市太阳总辐射较乡村少
污染物浓度大直接辐射少散射辐射多总辐射少
城市下垫面反射率小
冬季更是如此.反射率小意味着吸收率高
总体说,城市地面吸收的太阳辐射与乡村差别不大
城市日照总时数和日照百分率小于乡村
1 大气污染物多,云雾多, 透明度小;
2 热岛效应所引起的对流云经常出现
城市内部日照地区差异明显
此为建筑物遮阴所致, 主要取决于街道走向, 及建筑群高度与街道宽度之比: H/D
北墙冬半年完全荫蔽, 夏半年一天两次日照, 但时间不长; 南墙每天一次, 但随太阳赤纬增加而减少
城市的热量平衡与城市热岛效应
热量平衡
人为热的大量输入: 工业生产、家庭炉灶、空调制冷、机动车排放、冬季取暖等
下垫面导热率高出乡村3倍, 热容量较乡村大1/3倍, 因而贮热量大
热收入远高于乡村
城市热岛效应
城市热岛(urban heat island)—城市内部气温比周围郊区高的现象，城市气候中最典型的特征之一，无论是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
城、郊气温对比
Tu-r—热岛强度=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
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(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)
城市热岛强度的变化 |
