城市规划师考试(城市生态学)3-城市气候学.ppt

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1、城市生态学3城市气候学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3城市气候学3.1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城市气候所波及的范围城市气候所波及的范围3城市气候学在城市高强度的经济活动中,要消耗大量能

2、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。3城市气候学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

3、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167Jcm2,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175Jcm2。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。3城市气候学此外由于城市供水、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。3城市气候学3.2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

4、辐射与乡村差别不大3城市气候学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西安(北纬34)街道可照时间(h)3城市气候学3.3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3城市

5、气候学城市热岛效应城市热岛(urbanheatisland)—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3城市气候学城、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2~5C;巴黎城中心年均温比郊区高1.7C城市热岛温度剖面示意图3城市气候学城市发展过程中气温的前后对

6、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)日本东京1916~1965年年平均气温的变化3城市气候学城市热岛强度的变化周期性日变化:夜晚强,白昼午间弱年变化:冬秋两季比夏春两季表现更明显,可能归因于冬季城市取暖耗能较多,释放大量人为热量周变化:明显受工休日周期影响,周末弱,周

7、内强蒙特利尔夏季热岛强度的日变化(无云无风天气)逐时降温率T/t(C.h-1)热岛强度Tu-r(C)城市乡村维也纳城市和郊区气温差值的日变化美国两座城市冬季热岛强度Tu-r(℃)的周变化3城市气候学非周期性1）临界风速：风速大则热岛效应小，超过临界风速时则消失2）云量：强热岛大多出现在无云的天气状态下北京地区热岛消失的临界风速3城市气候学城市热岛强度的地区差异城市热岛强度与城市的布局形状、城市地形等有密切关系。团块状紧凑布局，城中心增温效应强。条形分散结构，城中心增温效应弱。盆地或凹地，由于风速小，热岛效应特别强，这里不仅抵消了冷空气的下沉作

8、用，反而成为最暖的热岛中心城市规模（面积、人口及其密度等）对热岛强度亦有影响城市