城市环境与生态.pptx

第十一章第十一章 城市气候城市气候 第一第一节 城市气候概述城市气候概述 第二第二节 城市气温城市气温 第三第三节 城市的城市的风 第四第四节 城市湿度与降水城市湿度与降水第一第一节城市气候概述城市气候概述一、概念一、概念城城市市气气候候：城城市市特特殊殊下下垫面面和和人人类活活动影影响响下下形形成成的一种不同于其周的一种不同于其周围地区的特殊小气候。地区的特殊小气候。二、研究方法二、研究方法历史史对比法；比法；周末与工作日周末与工作日对比法；比法；城郊城郊对比法；比法；城市内部不同性城市内部不同性质下下垫面面对比法；比法；模模拟实验法；法；应用数学物理方法建立模式。用数学物理方法建立模式。三、城市气候三、城市气候环境境v城市化地区的特点城市化地区的特点高度密集的人口、高高度密集的人口、高强度的度的经济活活动、特殊的下、特殊的下垫面。面。因因此此城城市市气气候候不不仅受受纬度度、大大气气环流流、海海陆位位置置、地地形形地地貌貌等等区区域域性性气气候候要要素素的的影影响响，还受受以以上上因因素素的的影影响，从而形成特殊的局地气候。响，从而形成特殊的局地气候。四、城市气候的涉及范四、城市气候的涉及范围v城城市市覆覆盖盖层；城城市市边界界层；城城市市羽羽尾尾层（市市尾尾烟烟气气层）；）；乡村村边界界层主导风向主导风向五、城市特殊五、城市特殊环境境对其气候的影响其气候的影响1.大气大气污染染对城市气候的影响城市气候的影响l减减弱弱太太阳阳入入射射辐射射(冬冬季季太太阳阳高高度度角角较小小时减减弱弱尤尤甚甚)和日照和日照时数数l增加城市烟增加城市烟雾频率、降低能率、降低能见度度l改改变城城市市大大气气的的热力力性性质(太太阳阳辐射射吸吸收收率率、长波波反射、反射、热容量等容量等)2.特殊下特殊下垫面面对城市气候的影响城市气候的影响l建筑物密集、建筑物密集、纵横交横交错地面地面风速减小；城区空气湍流增加；改速减小；城区空气湍流增加；改变风向。向。l下下垫面面坚硬密硬密实不透水、吸水性差不透水、吸水性差降降水水时径径流流过程程加加速速，降降水水过后后地地面面迅迅速速变干干，使使得水分蒸得水分蒸发和蒸和蒸腾作用相作用相应减弱。减弱。l下下垫面面反反射射率率小小、建建筑筑材材料料的的导热率率和和热容容量量均均比比郊区高郊区高城区城区热贮存量比郊区大。存量比郊区大。不同下垫面的反射和吸收不同下垫面的反射和吸收不同下垫面的反射和吸收不同下垫面的反射和吸收比比不同下垫面对太阳辐射的反射和吸收不同下垫面对太阳辐射的反射和吸收不同下垫面对太阳辐射的反射和吸收不同下垫面对太阳辐射的反射和吸收比比砖石地面砖石地面砖石地面砖石地面草地草地草地草地裸露的土地裸露的土地裸露的土地裸露的土地蒸发蒸发漫反射漫反射反射反射反射反射漫反射漫反射蒸发蒸发漫反射漫反射反射反射吸收吸收吸收吸收吸收吸收3.人人为热对城市气候的影响城市气候的影响人人为热：由由人人类生生活活和和生生产活活动以以及及生生物物新新陈代代谢产生的生的热量。量。北北欧欧不不少少城城市市单位位面面积的的人人为释热量量已已超超过太太阳阳辐射射量量，随随着着生生活活质量量的的提提高高，人人为热的的总量量和和强度度均均在持在持续增增长。影影响响：人人为热直直接接改改变了了局局地地的的热平平衡衡，加加剧了了城城市市的的热岛效效应。表表现：冬冬季季取取暖暖等等导致致城城市市高高温温，夏季制冷需求也使得城市更夏季制冷需求也使得城市更热。第二第二节城市气温城市气温一一城市城市热平衡平衡QS=Qn+QFQHQEnQS下下垫面面贮热量；量；nQn覆盖覆盖层内内净辐射得射得热量；量；nQF覆盖覆盖层内人内人为热释放量；放量；nQH覆盖覆盖层内内显热交交换量量(大气湍流大气湍流)；nQE覆盖覆盖层内潜内潜热交交换量量(水分与空气水分与空气间)。1.城市覆盖城市覆盖层内内净辐射得射得热量量l城市城市总辐射量比郊区射量比郊区弱弱(大气透明度低大气透明度低)；l城城市市下下垫面面对太太阳阳辐射射的的反反射射率率小小(多多次次反反射射，能能量量被大量吸收被大量吸收)；l城市覆盖城市覆盖层长波波辐射能量交射能量交换损失失小于小于郊区。郊区。2.城市覆盖城市覆盖层内人内人为热释放量放量l城市人城市人为热释放量放量远大于郊区；大于郊区；l不不同同城城市市人人为热在在能能量量平平衡衡中中所所占占的的比比重重不不同同，主主要要影影响响因因素素有有：纬度度（高高纬比比重重大大）、区区域域气气候条件、人口密度、工候条件、人口密度、工业和交通运和交通运输量的大小等；量的大小等；l同一城市人同一城市人为热存在明存在明显的季的季节变化和日化和日变化。化。克克3.城市覆盖城市覆盖层内潜内潜热交交换量量l城市潜城市潜热交交换的主要物理的主要物理过程程水水分分的的蒸蒸发与与凝凝结；冰冰雪雪的的融融化化与与凝凝固固；冰冰面面的的升升华与凝与凝华。l潜潜热交交换量量的的大大小小主主要要取取决决于于水水分分相相变量量的的大大小小，城城市市水水分分相相变量量大大大大小小于于郊郊区区，故故潜潜热交交换量量也也小小于于郊区。郊区。因因城城市市不不透透水水面面积大大、雪雪面面升升华作作用用小小、植植物物对汽汽化潜化潜热的影响作用小。的影响作用小。4.城市大气城市大气显热交交换量量覆盖覆盖层与地面与地面热交交换，城市与郊区大致相同；城市与郊区大致相同；对流流换热量量，由由热力力紊紊流流和和机机械械紊紊流流引引起起的的热量量传递。城城市市易易发生生热力力湍湍流流和和机机械械紊紊流流，热交交换量量大大于郊区。于郊区。QS=Qn+QFQHQE总之之，城城市市得得热量量大大于于郊郊区区，失失热量量小小于于郊郊区区，因因此气温高于郊区。此气温高于郊区。二二城市城市热岛效效应1.概念概念城市气温高于四周郊区气温的城市气温高于四周郊区气温的现象象2.表表现由由农村至城市村至城市边缘的近郊，气温陡然升高，形成的近郊，气温陡然升高，形成“陡岸陡岸”；进入城市后温度梯度入城市后温度梯度变得平得平缓，形成，形成“高原高原”；到城市中心，人口和建筑密度增加，温度更高，；到城市中心，人口和建筑密度增加，温度更高，形成形成“高峰高峰”三三 城市城市热岛的成因的成因1.城市下城市下垫面的影响面的影响l城市内的混凝土、柏油路面及各种建筑城市内的混凝土、柏油路面及各种建筑墙面等，吸面等，吸热快而快而热容量小，在相同太阳容量小，在相同太阳辐射下，比自然下射下，比自然下垫面面（绿地、水面等）升温快，因而表面温度明地、水面等）升温快，因而表面温度明显高于自高于自然下然下垫面；面；l城市的建筑物、道路、广城市的建筑物、道路、广场等地面不透水；等地面不透水；l建筑密集，不利于建筑密集，不利于热量的量的扩散。散。2.人工人工热的影响的影响l工厂生工厂生产、交通运、交通运输以及居民生活都在排放以及居民生活都在排放热量；量；l随着城市化的随着城市化的发展，城市人口的增加，城市中的建展，城市人口的增加，城市中的建筑、广筑、广场和道路等大量增加，和道路等大量增加，绿地、水体等却相地、水体等却相应减减少，少，缓解解热岛效效应的能力被削弱的能力被削弱。3.城市大气城市大气污染的影响染的影响l城市交通、工城市交通、工业生生产以及居民生活以及居民生活产生的大量生的大量污染染气体形成温室效气体形成温室效应，进一步引起大气升温。一步引起大气升温。四四 城市城市热岛的生的生态环境效境效应v中中纬度地区城市度地区城市热岛生生态环境效境效应冬冬季季：节省省取取暖暖的的能能量量消消耗耗，削削减减大大气气污染染；减减少少城市城市积雪，延雪，延长无霜期，利于植物生无霜期，利于植物生长（有利）；（有利）；夏夏季季：加加强城城市市高高温温的的酷酷热程程度度，严重重时引引起起人人体体中暑和心血管疾病；空中暑和心血管疾病；空调降温消耗能量，降温消耗能量，污染染环境。境。v削削减减夏夏季季城城市市热岛效效应是是防防御御城城市市夏夏季季高高温温灾灾害害、减少减少经济损失和保失和保护城市生城市生态环境的一境的一项重要措施。重要措施。第三第三节城市的城市的风一一城市城市对风的影响的影响v市区建筑物密集，增大了下市区建筑物密集，增大了下垫面粗糙度，面粗糙度，风速一般速一般小于郊区，小于郊区，但是，城市中由于狭管效但是，城市中由于狭管效应造成的造成的“弄堂弄堂风”(峡谷效峡谷效应)，又比自然，又比自然风速大很多；速大很多；v由于由于热岛效效应，市区低空气，市区低空气压比郊区低，常比郊区低，常发生由生由郊区向市区郊区向市区辐合的合的热岛环流流。但在自然。但在自然风速速较大大时，这种种风便被破坏而消失。便被破坏而消失。二二风与城市与城市规划划1.盛行盛行风与城市与城市规划：划：l季季风区区：排排污的的工工厂厂布布置置在在城城市市最最小小风频方方向向的的上上风方向；方向；l主主导风向向区区：工工厂厂布布置置在在主主导风向向的的下下风侧；居居住住区置于上区置于上风侧；l无无主主导风向向区区：工工厂厂置置于于最最大大平平均均风速速风向向的的下下风方向，或置于方向，或置于污染系数或染系数或污染染风频最小的方位；最小的方位；l准静止准静止风型区：型区：工厂置于工厂置于卫生防生防护距离之外。距离之外。2.局地局地环流与城市流与城市规划划l海海陆风，山谷，山谷风l城市城市热岛环流流l街道街道风、弄堂、弄堂风第四第四节 城市城市“五五岛”效效应“五五岛”效效应：热岛、干、干岛、湿、湿岛、浑浊岛、雨、雨岛1.城市干城市干岛城区的城区的绝对湿度和相湿度和相对湿度都比郊区小。湿度都比郊区小。城城市市特特殊殊下下垫及及发达达的的排排水水系系统，使使其其地地面面比比较干干燥燥，蒸蒸发很很少少，因因而而水水汽汽含含量量(绝对湿湿度度)低低于于郊郊区区；相相对湿度湿度则因市区温度高，以致偏低更甚因市区温度高，以致偏低更甚。2.城市湿城市湿岛夜夜间，地地面面迅迅速速冷冷却却，气气温温垂垂直直递减减率率减减小小，水水汽汽向向上上输送送量量随随之之减减少少；由由于于城城市市热岛效效应使使市市区区气气温温较高高，水水汽汽不不易易凝凝结。从从而而近近地地层空空气气中中的的水水汽汽含含量量反而高于郊区。反而高于郊区。但与但与“干干岛”效效应相比，相比，这是次要的。是次要的。3.城市混城市混浊岛城城市市工工业、交交通通、居居民民生生活活等等排排放放大大量量的的烟烟尘，大大气气能能见度度低低；另另一一方方面面，城城市市大大气气中中含含较多多的的吸吸湿湿性性微微粒粒，在在70%的的相相对湿湿度度下下，就就能能使使水水汽汽凝凝结，雾日日增多。增多。4.城市雨城市雨岛城城市市上上空空大大气气层结不不稳定定，有有利利于于热力力对流流，在在水水汽充足汽充足时，易形成，易形成对流性降水；流性降水；城城市市参参差差不不齐的的建建筑筑物物对气气流流有有机机械械阻阻障障，引引发湍湍流，流，导致城市降水致城市降水强度增度增强，降水，降水时间延延长；城城市市空空气气中中凝凝结核核多多，可可促促使使水水气气凝凝结生生成成雨雨滴滴，从而增加降水从而增加降水。v城市降水量增加的直接后果：城市降水量增加的直接后果：雨洪径流量增大；雨洪径流量增大；加加剧地面侵地面侵蚀，受，受纳水体水体污染加染加剧，河道淤，河道淤积；冰冰雹雹、雷雷暴暴等等对人人民民生生命命财产危危害害，下下雨雨能能见度度低，使交通事故增加；低，使交通事故增加；利：利：使枯季径流增大，使枯季径流增大，缓解枯季供水解枯季供水紧张状况。状况。酸雨酸雨使使土土壤壤贫瘠瘠，损害害植植物物生生长，减减弱弱作作物物的的光光合合作作用用和抗病虫害能力，影响生和抗病虫害能力，影响生产；地下水酸化，微量元素超地下水酸化，微量元素超标；河河湖湖水水酸酸化化，危危害害水水生生生生物物，鱼虾死死亡亡，破破坏坏生生态平衡；平衡；腐腐蚀建筑材料和文物古迹。建筑材料和文物古迹。在五在五岛之中，以之中，以热岛、干干岛和和混混浊岛出出现的的频率率最大；最大；湿湿岛仅出出现在夏季晴朗无在夏季晴朗无风的短的短暂时段内；段内；雨雨岛集中出集中出现在汛期大气在汛期大气经向向环流流较弱弱时的下的下风向向处。作作业：城市人城市人为环境境对城市气候的影响表城市气候的影响表现在哪些方面？在哪些方面？人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。