會(huì)計(jì)學(xué)1城市環(huán)境與生態(tài)第一節(jié)

城市氣候概述一、概念城市氣候：城市特殊下墊面和人類活動(dòng)影響下形成的一種不同于其周圍地區(qū)的特殊小氣候。二、研究方法

①歷史對(duì)比法；②周末與工作日對(duì)比法；

③城郊對(duì)比法；④城市內(nèi)部不同性質(zhì)下墊面對(duì)比法；

⑤模擬實(shí)驗(yàn)法；⑥應(yīng)用數(shù)學(xué)物理方法建立模式。第1頁/共34頁三、城市氣候環(huán)境城市化地區(qū)的特點(diǎn)高度密集的人口、高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、特殊的下墊面。因此城市氣候不僅受緯度、大氣環(huán)流、海陸位置、地形地貌等區(qū)域性氣候要素的影響，還受以上因素的影響，從而形成特殊的局地氣候。第2頁/共34頁四、城市氣候的涉及范圍城市覆蓋層；城市邊界層；城市羽尾層（市尾煙氣層）；鄉(xiāng)村邊界層

主導(dǎo)風(fēng)向第3頁/共34頁五、城市特殊環(huán)境對(duì)其氣候的影響1.大氣污染對(duì)城市氣候的影響減弱太陽入射輻射(冬季太陽高度角較小時(shí)減弱尤甚)和日照時(shí)數(shù)增加城市煙霧頻率、降低能見度改變城市大氣的熱力性質(zhì)(太陽輻射吸收率、長(zhǎng)波反射、熱容量等)第4頁/共34頁2.特殊下墊面對(duì)城市氣候的影響建筑物密集、縱橫交錯(cuò)地面風(fēng)速減小；城區(qū)空氣湍流增加；改變風(fēng)向。下墊面堅(jiān)硬密實(shí)不透水、吸水性差降水時(shí)徑流過程加速，降水過后地面迅速變干，使得水分蒸發(fā)和蒸騰作用相應(yīng)減弱。下墊面反射率小、建筑材料的導(dǎo)熱率和熱容量均比郊區(qū)高城區(qū)熱貯存量比郊區(qū)大。第5頁/共34頁不同下墊面的反射和吸收比不同下墊面對(duì)太陽輻射的反射和吸收比磚石地面草地裸露的土地蒸發(fā)漫反射反射反射漫反射蒸發(fā)漫反射反射吸收吸收吸收第6頁/共34頁第7頁/共34頁3.人為熱對(duì)城市氣候的影響

人為熱：由人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)以及生物新陳代謝產(chǎn)生的熱量。

北歐不少城市單位面積的人為釋熱量已超過太陽輻射量，隨著生活質(zhì)量的提高，人為熱的總量和強(qiáng)度均在持續(xù)增長(zhǎng)。影響：人為熱直接改變了局地的熱平衡，加劇了城市的熱島效應(yīng)。表現(xiàn)：冬季取暖等導(dǎo)致城市高溫，夏季制冷需求也使得城市更熱。第8頁/共34頁第二節(jié)

城市氣溫一

城市熱平衡

QS=Qn+QF±QH±QEQS下墊面貯熱量；Qn覆蓋層內(nèi)凈輻射得熱量；QF覆蓋層內(nèi)人為熱釋放量；QH覆蓋層內(nèi)顯熱交換量(大氣湍流)；QE覆蓋層內(nèi)潛熱交換量(水分與空氣間)。第9頁/共34頁1.城市覆蓋層內(nèi)凈輻射得熱量城市總輻射量比郊區(qū)弱(大氣透明度低)；城市下墊面對(duì)太陽輻射的反射率小(多次反射，能量被大量吸收)；城市覆蓋層長(zhǎng)波輻射能量交換損失小于郊區(qū)。第10頁/共34頁2.城市覆蓋層內(nèi)人為熱釋放量城市人為熱釋放量遠(yuǎn)大于郊區(qū)；不同城市人為熱在能量平衡中所占的比重不同，主要影響因素有：緯度（高緯比重大）、區(qū)域氣候條件、人口密度、工業(yè)和交通運(yùn)輸量的大小等；同一城市人為熱存在明顯的季節(jié)變化和日變化。第11頁/共34頁克第12頁/共34頁3.城市覆蓋層內(nèi)潛熱交換量城市潛熱交換的主要物理過程水分的蒸發(fā)與凝結(jié)；冰雪的融化與凝固；冰面的升華與凝華。潛熱交換量的大小主要取決于水分相變量的大小，城市水分相變量大大小于郊區(qū)，故潛熱交換量也小于郊區(qū)。因城市不透水面積大、雪面升華作用小、植物對(duì)汽化潛熱的影響作用小。第13頁/共34頁4.城市大氣顯熱交換量覆蓋層與地面熱交換，城市與郊區(qū)大致相同；對(duì)流換熱量，由熱力紊流和機(jī)械紊流引起的熱量傳遞。城市易發(fā)生熱力湍流和機(jī)械紊流，熱交換量大于郊區(qū)。

QS=Qn+QF±QH±QE總之，城市得熱量大于郊區(qū)，失熱量小于郊區(qū)，因此氣溫高于郊區(qū)。第14頁/共34頁二城市熱島效應(yīng)1.概念城市氣溫高于四周郊區(qū)氣溫的現(xiàn)象2.表現(xiàn)由農(nóng)村至城市邊緣的近郊，氣溫陡然升高，形成“陡岸”；進(jìn)入城市后溫度梯度變得平緩，形成“高原”；到城市中心，人口和建筑密度增加，溫度更高，形成“高峰”第15頁/共34頁第16頁/共34頁三城市熱島的成因1.城市下墊面的影響城市內(nèi)的混凝土、柏油路面及各種建筑墻面等，吸熱快而熱容量小，在相同太陽輻射下，比自然下墊面（綠地、水面等）升溫快，因而表面溫度明顯高于自然下墊面；城市的建筑物、道路、廣場(chǎng)等地面不透水；建筑密集，不利于熱量的擴(kuò)散。第17頁/共34頁2.人工熱的影響工廠生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及居民生活都在排放熱量；隨著城市化的發(fā)展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場(chǎng)和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應(yīng)減少，緩解熱島效應(yīng)的能力被削弱。3.城市大氣污染的影響城市交通、工業(yè)生產(chǎn)以及居民生活產(chǎn)生的大量污染氣體形成溫室效應(yīng)，進(jìn)一步引起大氣升溫。第18頁/共34頁四城市熱島的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

中緯度地區(qū)城市熱島生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

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(zhǎng)無霜期，利于植物生長(zhǎng)（有利）；夏季：加強(qiáng)城市高溫的酷熱程度，嚴(yán)重時(shí)引起人體中暑和心血管疾?。豢照{(diào)降溫消耗能量，污染環(huán)境。

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。第19頁/共34頁第三節(jié)

城市的風(fēng)一城市對(duì)風(fēng)的影響市區(qū)建筑物密集，增大了下墊面粗糙度，風(fēng)速一般小于郊區(qū)，但是，城市中由于狹管效應(yīng)造成的“弄堂風(fēng)”(峽谷效應(yīng))，又比自然風(fēng)速大很多；由于熱島效應(yīng)，市區(qū)低空氣壓比郊區(qū)低，常發(fā)生由郊區(qū)向市區(qū)輻合的熱島環(huán)流。但在自然風(fēng)速較大時(shí)，這種風(fēng)便被破壞而消失。第20頁/共34頁第21頁/共34頁二風(fēng)與城市規(guī)劃1.盛行風(fēng)與城市規(guī)劃：

季風(fēng)區(qū)：排污的工廠布置在城市最小風(fēng)頻方向的上風(fēng)方向；主導(dǎo)風(fēng)向區(qū)：工廠布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；居住區(qū)置于上風(fēng)側(cè)；無主導(dǎo)風(fēng)向區(qū)：工廠置于最大平均風(fēng)速風(fēng)向的下風(fēng)方向，或置于污染系數(shù)或污染風(fēng)頻最小的方位；準(zhǔn)靜止風(fēng)型區(qū)：工廠置于衛(wèi)生防護(hù)距離之外。第22頁/共34頁2.局地環(huán)流與城市規(guī)劃海陸風(fēng)，山谷風(fēng)城市熱島環(huán)流街道風(fēng)、弄堂風(fēng)第23頁/共34頁第24頁/共34頁第25頁/共34頁第四節(jié)城市“五島”效應(yīng)“五島”效應(yīng)：熱島、干島、濕島、渾濁島、雨島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。

城市特殊下墊及發(fā)達(dá)的排水系統(tǒng)，使其地面比較干燥，蒸發(fā)很少，因而水汽含量(絕對(duì)濕度)低于郊區(qū)；相對(duì)濕度則因市區(qū)溫度高，以致偏低更甚。第26頁/共34頁2.城市濕島

夜間，地面迅速冷卻，氣溫垂直遞減率減小，水汽向上輸送量隨之減少；由于城市熱島效應(yīng)使市區(qū)氣溫較高，水汽不易凝結(jié)。從而近地層空氣中的水汽含量反而高于郊區(qū)。但與“干島”效應(yīng)相比，這是次要的。第27頁/共34頁3.城市混濁島城市工業(yè)、交通、居民生活等排放大量的煙塵，大氣能見度低；另一方面，城市大氣中含較多的吸濕性微粒，在70%的相對(duì)濕度下，就能使水汽凝結(jié)，霧日增多。第28頁/共34頁4.城市雨島

城市上空大氣層結(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)流性降水；城市參差不齊的建筑物對(duì)氣流有機(jī)械阻障，引發(fā)湍流，導(dǎo)致城市降水強(qiáng)度增強(qiáng)，降水時(shí)間延長(zhǎng)；城市空氣中凝結(jié)核多，可促使水氣凝結(jié)生成雨滴，從而增加降水。第29頁/共34頁

城市降水量增加的直接后果：

①

雨洪徑流量增大；②加劇地面侵蝕，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，使交通事故增加；

利：使枯季徑流增大，緩解枯季供水緊張狀況。第30頁/共34頁

酸雨①使土壤貧瘠，損害植物生長(zhǎng)，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