1、韓瑋Email: 2013年9月緒論城市大氣城市日照與輻射城市熱量平衡與水分平衡城市熱島城市風(fēng)場(chǎng)城市濕度、霧與水平能見(jiàn)度城市云與降水城市氣象災(zāi)害為什么要學(xué)習(xí)城市氣象學(xué)？為什么要學(xué)習(xí)城市氣象學(xué)？大氣污染大氣污染城市汽車(chē)城市汽車(chē)廢氣廢氣 霾 由于我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車(chē)輛的迅速增長(zhǎng)，城市空氣污染正由煤煙型污染向煤煙與機(jī)動(dòng)車(chē)混合型污染轉(zhuǎn)變，一些大中城市頻繁出現(xiàn)灰霾天氣。機(jī)動(dòng)車(chē)污染導(dǎo)致大中城市頻繁出現(xiàn)灰霾天氣。 十面霾伏十面霾伏 1月月13日，故宮博物院被霧霾籠罩。當(dāng)日，霧霾仍盤(pán)日，故宮博物院被霧霾籠罩。當(dāng)日，霧霾仍盤(pán)踞京城，北京已連續(xù)踞京城，北京已連續(xù)3天空氣質(zhì)量六級(jí)污染。天空氣質(zhì)量六級(jí)污染。 北京市通州區(qū)梨

2、園地區(qū)某小區(qū)外的一片空地,每天都有數(shù)輛次機(jī)動(dòng)三輪車(chē)前來(lái)傾倒垃圾,而每隔三兩天便會(huì)就地焚燒一次,伴隨著濃煙的是刺鼻的氣味。2000年時(shí)，烏魯木齊柴窩堡湖還是水泊蕩漾近年來(lái)，烏魯木齊柴窩堡湖水位下降明顯，不少水域裸露出來(lái)。 北京市昌平區(qū)小湯山鎮(zhèn)官牛坊 ， 這座垃圾場(chǎng)就在一條小河的邊上，河水不可避免地遭受到垃圾的污染。什么是城市氣象？什么是城市氣象？城市氣象學(xué)城市學(xué)氣象學(xué)天氣的概念：指一個(gè)地區(qū)短時(shí)間內(nèi)大氣指一個(gè)地區(qū)短時(shí)間內(nèi)大氣 的具體狀態(tài)。的具體狀態(tài)。 例如：三亞市某日的最高氣溫30C，最低氣溫20C ，午后有雷陣雨，這些都屬于天氣現(xiàn)象。氣候的概念：指一個(gè)地方多年的天氣平均狀況。指一個(gè)地方多年的天氣

3、平均狀況。例如：在中國(guó)，東部地區(qū)7月較為悶熱；北方地區(qū)1月和2月多嚴(yán)寒天氣；某市年平均氣溫為25C，昆明四季如春，這些都屬于氣候現(xiàn)象。l氣候?qū)W（climatology）概念：某地氣候在太陽(yáng)輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)和人類(lèi)活動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間的相互作用下，某時(shí)段內(nèi)（一般指30年以上）大量天氣過(guò)程的綜合。 四個(gè)基本特征： （1）氣候和天氣關(guān)系密切，卻是既有聯(lián)系又有區(qū)別的二個(gè)不同概念。 天氣（weather）概念某地區(qū)，在某短時(shí)間內(nèi)氣象要素（氣溫、氣壓、濕度等）和天氣現(xiàn)象（云、雨、霧等）的綜合。微觀 （2）氣候是長(zhǎng)期天氣狀況的綜合。 天氣過(guò)程短期過(guò)程。 天氣特征瞬息萬(wàn)變的不穩(wěn)定特性。 氣候過(guò)程長(zhǎng)期天氣過(guò)程。

4、氣候特征相對(duì)穩(wěn)定特性。（3）氣候具有顯著的區(qū)域性 外地氣候規(guī)律不能完全適合于本地，而本地氣候規(guī)律必須據(jù)本地氣候資料并結(jié)合本地的地理環(huán)境來(lái)進(jìn)行探索。（4）氣候雖具一定穩(wěn)定性，但仍有變化 如：南京春末初夏出現(xiàn)常規(guī)梅雨氣侯，但有些年份 則出現(xiàn)無(wú)雨的空梅或雨量過(guò)多的梅雨現(xiàn)象。氣候的形成和變化氣候的形成和變化 形成因子形成因子：A、太陽(yáng)輻射、太陽(yáng)輻射大氣運(yùn)動(dòng)最根本的能源。大氣運(yùn)動(dòng)最根本的能源。 B、地面狀況、地面狀況大氣直接的熱源和水源。大氣直接的熱源和水源。 C、大氣環(huán)流、大氣環(huán)流雙重性質(zhì)雙重性質(zhì)。 D、人類(lèi)活動(dòng)、人類(lèi)活動(dòng)釋放能量、改變地表特性釋放能量、改變地表特性。 太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射大氣環(huán)流大氣環(huán)流

5、氣候氣候地面狀況地面狀況人類(lèi)活動(dòng)人類(lèi)活動(dòng)在區(qū)域氣候背景下，經(jīng)過(guò)城市化后，在大城市的特殊下墊面和城市中人類(lèi)活動(dòng)的影響下形成的一種局地氣候。城市氣象是指在區(qū)域氣候背景上，在城市的特殊下墊面和城市中人類(lèi)活動(dòng)的影響下，氣象要素發(fā)生了一系列變化，形成了有別于郊區(qū)的城市氣象要素特征。 思考題 1. 城市發(fā)展面臨的環(huán)境惡化問(wèn)題。城市發(fā)展面臨的環(huán)境惡化問(wèn)題。 2. 大氣污染產(chǎn)生的后果。大氣污染產(chǎn)生的后果。 3. 什么是酸雨？什么是酸雨？ 4. 什么是城市氣象？什么是城市氣象？1.3 城市氣象的特點(diǎn)、成因、研究對(duì)象和任務(wù)城市與郊區(qū)氣象差異的比較城市與郊區(qū)氣象差異的比較城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)渾濁島渾濁島熱島

6、熱島干島干島濕島濕島雨島雨島城市氣象城市氣象 主要特征主要特征城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)馬斯河谷事件馬斯河谷事件 1930年12月的某天，比利時(shí)繆斯河谷地區(qū)數(shù)百位居民突然病倒，其中60人死亡。多諾拉事件多諾拉事件 1948年10月末，美國(guó)1.4萬(wàn)人的工業(yè)小鎮(zhèn)多諾拉一下子有6000多人患病，17人死亡。倫敦?zé)熿F事件倫敦?zé)熿F事件1952年12月5-8日，大霧籠罩倫敦城，死亡4000多人。兩個(gè)月后，又有陸續(xù)8000人喪生。城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)美國(guó)洛杉磯光化學(xué)煙油事件（光化學(xué)反應(yīng)形成二次美國(guó)洛杉磯光化學(xué)煙油事件（光化學(xué)反應(yīng)形成二次污染物）污染物） 洛杉磯是美國(guó)的工

7、業(yè)城市，洛杉磯是美國(guó)的工業(yè)城市，1952年洛杉磯有年洛杉磯有250多萬(wàn)輛汽車(chē)，這些汽車(chē)排放大量的多萬(wàn)輛汽車(chē)，這些汽車(chē)排放大量的氮氧化物、氮氧化物、碳?xì)浠衔锖鸵谎趸继細(xì)浠衔锖鸵谎趸?。由于?yáng)光強(qiáng)烈，汽車(chē)排放。由于陽(yáng)光強(qiáng)烈，汽車(chē)排放的尾氣引起的尾氣引起以臭氧為主的光化學(xué)煙霧以臭氧為主的光化學(xué)煙霧，使，使數(shù)百人死數(shù)百人死亡，植物大面積受害亡，植物大面積受害。日本四日市事件（大氣污染）日本四日市事件（大氣污染） 1955年日本四日市建成第一座煉油廠，年日本四日市建成第一座煉油廠，1961年因當(dāng)?shù)啬暌虍?dāng)?shù)毓S廢氣排放工廠廢氣排放，造成，造成哮喘病大流行哮喘病大流行，到，到1972年為止，患者達(dá)年為

8、止，患者達(dá)6000多人多人。大氣污染產(chǎn)生的后果大氣污染的后果能有多嚴(yán)重？大氣污染的后果能有多嚴(yán)重？外星人被熏掉下來(lái)了外星人被熏掉下來(lái)了城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)大氣污染產(chǎn)生的后果大氣污染的后果能有多嚴(yán)重？大氣污染的后果能有多嚴(yán)重？騎掃帚飛的巫婆被熏掉下來(lái)了騎掃帚飛的巫婆被熏掉下來(lái)了城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)大氣污染產(chǎn)生的后果大氣污染的后果能有多嚴(yán)重？大氣污染的后果能有多嚴(yán)重？丘比特都被熏掉下來(lái)了丘比特都被熏掉下來(lái)了城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)城市熱島城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)廣州市熱島分布圖廣州市熱島分布圖利用實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行北京市熱島分布研究利用實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行北京市熱島分布研究效果圖

9、效果圖城市氣象的特點(diǎn)城市氣象的特點(diǎn)城市氣候的成因城市氣候的成因 城市化的特點(diǎn)城市化的特點(diǎn)非農(nóng)業(yè)人口高度聚居的區(qū)域非農(nóng)業(yè)人口高度聚居的區(qū)域高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)地區(qū)高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)地區(qū)具有特殊性質(zhì)的下墊面具有特殊性質(zhì)的下墊面下墊面下墊面 ( underlying surface) 是指與大氣下層直接接觸的地球表面。大是指與大氣下層直接接觸的地球表面。大氣圈以地球的水陸表面為其下界，稱(chēng)為大氣層氣圈以地球的水陸表面為其下界，稱(chēng)為大氣層的下墊面。它包括地形、地質(zhì)、土壤和植被等，的下墊面。它包括地形、地質(zhì)、土壤和植被等，是影響氣候的重要因素之一。是影響氣候的重要因素之一。 具有特殊性質(zhì)的下墊面具有特殊性質(zhì)的下

10、墊面 人工建筑物高度集中，以人工建筑物高度集中，以水泥水泥、瀝青瀝青、磚磚石石、金屬金屬和和合成材料合成材料等堅(jiān)硬密實(shí)、干燥不透水的等堅(jiān)硬密實(shí)、干燥不透水的建筑材料代替了原來(lái)建筑材料代替了原來(lái)疏松疏松和和植物覆蓋植物覆蓋的的土壤土壤或或空空曠的荒地曠的荒地，城市下墊面的物質(zhì)構(gòu)成和幾何形狀與，城市下墊面的物質(zhì)構(gòu)成和幾何形狀與郊區(qū)不同。郊區(qū)不同。城市氣候的成因城市氣候的成因城市用地組成城市用地組成城市氣候的成因城市氣候的成因 城市用地組成：城市用地組成：（1）工業(yè)用地工業(yè)用地（2）商業(yè)用地商業(yè)用地（3）生活居住生活居住用地用地（4）對(duì)外交通用地對(duì)外交通用地（5）倉(cāng)庫(kù)用地倉(cāng)庫(kù)用地；（6）學(xué)校用地學(xué)校

11、用地；（；（7）園林綠化用地園林綠化用地；（；（8）公共建筑用地公共建筑用地；（；（9）特殊用地特殊用地（10）公共公共事業(yè)用地事業(yè)用地（11）其它用地其它用地（12）水面水面城市氣候的成因城市氣候的成因（1）同體積的城市下墊面與農(nóng)村下墊面相比，城市）同體積的城市下墊面與農(nóng)村下墊面相比，城市下墊面具有較大的導(dǎo)熱率和較小的熱容量。這種差下墊面具有較大的導(dǎo)熱率和較小的熱容量。這種差異使得城市下墊面增溫比農(nóng)村下墊面要快；在同樣異使得城市下墊面增溫比農(nóng)村下墊面要快；在同樣的入射強(qiáng)度下，溫度升高的要多。城市的立體建筑的入射強(qiáng)度下，溫度升高的要多。城市的立體建筑更增大了受熱面積，使得城市下墊面總的熱容量要

12、更增大了受熱面積，使得城市下墊面總的熱容量要比農(nóng)村的大。比農(nóng)村的大。 城市氣候的成因城市氣候的成因（2） 城市的植被面積小，不透水面積大，使城市城市的植被面積小，不透水面積大，使城市下墊面的下墊面的儲(chǔ)藏水分的能力比郊區(qū)農(nóng)村小儲(chǔ)藏水分的能力比郊區(qū)農(nóng)村小，因而水，因而水分蒸發(fā)小，分蒸發(fā)小，蒸發(fā)耗熱也小蒸發(fā)耗熱也小。因此。因此城市下墊面熱量城市下墊面熱量容易積聚容易積聚。 （3）此外，城市下墊面比郊區(qū)農(nóng)村的粗糙，）此外，城市下墊面比郊區(qū)農(nóng)村的粗糙，低層風(fēng)速低層風(fēng)速小小。城市氣候的成因城市氣候的成因（4）城市高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，要消耗大量的能源城市高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，要消耗大量的能源 影響城市空氣的影

13、響城市空氣的透明度，減弱能見(jiàn)度透明度，減弱能見(jiàn)度，為，為云、云、霧和降水提供豐富的凝結(jié)核霧和降水提供豐富的凝結(jié)核。 另外在各種燃料燃燒時(shí)所排放出的另外在各種燃料燃燒時(shí)所排放出的二氧化碳二氧化碳雖雖然無(wú)毒，但產(chǎn)生的然無(wú)毒，但產(chǎn)生的溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)。城市氣候的成因城市氣候的成因（5）工業(yè)生產(chǎn)、居民生活消耗能源的同時(shí)產(chǎn)生了一）工業(yè)生產(chǎn)、居民生活消耗能源的同時(shí)產(chǎn)生了一定量的定量的“廢熱廢熱”及空調(diào)熱量和人體新陳代謝等所排及空調(diào)熱量和人體新陳代謝等所排出的出的“人為熱人為熱”另外在化石燃料燃燒過(guò)程中還有另外在化石燃料燃燒過(guò)程中還有“人為水汽人為水汽”的排放，這些又使城市的能量平衡和的排放，這些又使城市的

14、能量平衡和水分平衡與郊區(qū)不同。水分平衡與郊區(qū)不同。 正是由于城市化地區(qū)的特點(diǎn)，使城市除了受當(dāng)?shù)鼐暥?、太?yáng)輻射、大氣環(huán)流和海陸位置和地形地貌等區(qū)域氣候因素的所用外，還在人類(lèi)活動(dòng)的影響下，通過(guò)下墊面和近層大氣的輻射、熱力、水分、空氣質(zhì)量和空氣動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的改變，形成了有別于附近郊區(qū)的局地氣候。城市氣候的成因城市氣候的成因城市氣候?qū)W研究尺度城市氣候?qū)W研究對(duì)象 城市氣候所涉及的范圍主要包括三個(gè)部分城市氣候所涉及的范圍主要包括三個(gè)部分: 即即城市覆蓋層城市覆蓋層、城市邊界層城市邊界層和和市尾煙氣層市尾煙氣層城市氣候所波及的范圍城市氣候所波及的范圍應(yīng)用新動(dòng)向應(yīng)用新動(dòng)向(1)城市生命線(xiàn)的氣象保障。城市生命線(xiàn)的氣象保障。(2)城市建設(shè)規(guī)劃與城市環(huán)境氣象。城市建設(shè)規(guī)劃與城市環(huán)境氣象。