城市氣候特征及其成因ppt課件

1、 城市氣候 3-1 城市化對氣候影響的機制 3-2 城市熱島效應(yīng) 3-3 城市大氣水分效應(yīng) 3-4 城市風(fēng)的特征 3-5 城市主要氣象災(zāi)害及防御1 3-1 城市化對氣候影響的機制 一.城市氣候的基本特征 1、城市氣候-城市內(nèi)部形成的不同于城市周圍地區(qū)的特殊小氣候。2一.城市氣候的基本特征2、城市氣候所涉及的范圍： 水平方向：城區(qū)及城市影響所達郊區(qū) 垂直方向： 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 33、城市氣候的基本特征 1）輻射和氣溫 城市直接輻射和總輻射比郊區(qū)少 城市氣溫比郊區(qū)高，形成城市熱島 2）風(fēng)和湍流 城市的風(fēng)速比郊區(qū)小，風(fēng)向不穩(wěn)定 城市空氣多湍流運動，有城市

2、環(huán)流和城市風(fēng)43、城市氣候的基本特征3）蒸散和濕度 蒸散量和空氣濕度比郊區(qū)小 蒸散：地面蒸發(fā) 植物蒸騰4）云和霧 城市云量比郊區(qū)多，尤其是低云 城市的霧比郊區(qū)多，有的是光化學(xué)煙霧 5）降水 5二、城市化對氣候影響的機制1、城市下墊面性質(zhì)變化及其影響 1）下墊面性質(zhì)的變化 2)影響：下墊面的熱力學(xué)特性影響溫度 比熱、熱容量、導(dǎo)熱率、吸熱、反射、蓄熱能力比熱、熱容量、導(dǎo)熱率、吸熱、反射、蓄熱能力 對太陽輻射的反射率比郊區(qū)小 導(dǎo)熱率、熱容量比郊區(qū)大，蓄熱能力強； 下墊面的水份循環(huán)特性影響濕度 蒸發(fā)、蒸騰、凝結(jié)、透水、貯水蒸發(fā)、蒸騰、凝結(jié)、透水、貯水 貯藏水分能力差，蒸發(fā)（蒸騰）比郊區(qū)小； 下墊面粗糙

3、度大，風(fēng)速小，不利于熱量擴散。 下墊面的動力學(xué)特性影響氣流 6二、城市化對氣候影響的機制2、大氣成分改變及其影響 1）主要是：CO2，NOx，CO，顆粒物，二次污染物 2）影響： l 影響城市空氣透明度，減弱能見度 l 改變太陽入射輻射，散射輻射和地面的長波輻射。 特別是特別是CO2，CH4，O3等溫室氣體，吸收地面長波輻射，大等溫室氣體，吸收地面長波輻射，大氣逆溫輻射，地面不易冷卻，城市氣溫比郊區(qū)高氣逆溫輻射，地面不易冷卻，城市氣溫比郊區(qū)高。 l 為云、霧，降水提供了凝結(jié)核。為云、霧，降水提供了凝結(jié)核。7二、城市化對氣候影響的機制3、城市人為熱釋放及其影響 1)人為熱人為熱：由于人類生產(chǎn)、生

4、活活動以及生物新陳代謝所產(chǎn)生的熱量。 2）影響）影響： l 改變了城市區(qū)域的能量平衡，形成城市熱島 l 產(chǎn)生局地氣候變化89二、城市化對氣候影響的機制4、廣州人為因素對城市氣溫的關(guān)聯(lián)度 l 影響廣州市氣溫地各因素情況： 建筑面積 人口規(guī)模 工業(yè)發(fā)展 交通運輸 輕工業(yè)重工業(yè) 貨運客運l 從所影響的溫度指標看：受認為因素影響的 年均最低氣溫 年均最高氣溫 年均氣溫103-2 城市熱島效應(yīng) 一、城市熱島及表示方法 1、城市熱島城市熱島（heat island effet）效應(yīng)：城市氣溫高于四周郊區(qū)氣溫的現(xiàn)象。 11 縱坐標表示溫度，橫坐標表出農(nóng)村、效區(qū)、城市的剖面，畫出溫度變化曲線圖 曲線圖的變化基

5、本上是：由農(nóng)村至城市邊緣的近郊，氣溫陡然升高，形成“陡岸”，到了城市，溫度梯度比較平緩，形成“高原”，到城市中心人口和建筑密度增加，溫度更高，形成“山峰”。12一、城市熱島及表示方法 2、城市熱島強度城市熱島強度：（Tu-r）：城市氣溫與郊區(qū)同期同期（瞬時、日均、月均、年均等）氣溫差值的大?。ɑ虻葴鼐€間距） 溫度對比溫度對比： 同一時段城市與郊區(qū)氣溫的對比；（測點：代表性，典型性） 城市發(fā)展過程中測站本身氣溫的前后對比；（以濾去氣候變化的影響）13二、城市熱島的時空分布特點 1.空間分布 l 水平方向 城市高溫中心出現(xiàn)在人口密集，建筑密度大，工商業(yè)最集中地區(qū) 城市高溫區(qū)內(nèi)等溫線稀疏，氣溫水平梯

6、度小 城市邊緣氣溫水平梯度大，等溫線密集 l 垂直方向：熱島強度隨高度的變化因城市不同而有所差別地面附近熱島強度最大，向上逐漸減弱，甚至出現(xiàn)負值14二、城市熱島的時空分布特點 2.時間分布l 有明顯的周期性變化：主要是一種夜間現(xiàn)象城鄉(xiāng)冷卻率的差異：21時為一天中最強，日出后減弱，午后13時最弱l 明顯的季節(jié)變化：因區(qū)域氣候條件和城市人為因素而異 我國 季風(fēng)氣候區(qū)， 秋冬季大，春夏季弱 15二、城市熱島的時空分布特點 3、其他布規(guī)則變化 l 城市化程度越高，熱島強度越強； l 熱島分布還因城市土地利用類型和下墊面性質(zhì)不同而異； l 區(qū)域氣候條件也有影響； l 城市熱島還與下墊面形狀有關(guān)； l 因

7、天氣氣象條件和人為因素不同出現(xiàn)非周期性變化。16三、城市熱島形成的條件主要是 1、城市下墊面的性質(zhì)特殊， 2、城市下墊面建筑材料的熱容量、導(dǎo)熱率比郊區(qū)農(nóng)村自然界的下墊面要大得 3、城市戶的建筑物、道路、廣場不透水。 4、城市中有較多的人為熱進人大氣層，特別是在冬季，高緯度地區(qū)燃燒大量化石燃料采暖 5、城市建筑密集，通風(fēng)不良，不利于熱量的擴散17四、城市熱島的生態(tài)環(huán)境效應(yīng) 1、中緯度地區(qū)城市熱島生態(tài)環(huán)境效應(yīng)： l 冬季：節(jié)省取暖的能量消耗，削減大氣污染；減少城市積雪，延長無霜期，利于植物生長。（有利） l 夏季：加強城市高溫的酷熱程度，嚴重時引起中暑和心血管疾病；空調(diào)降溫消耗能量，污染環(huán)境。 2

8、、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)濟損失和保護城市生態(tài)環(huán)境的一項重要措施。 183-3 城市大氣水分效應(yīng) 一、城市空氣濕度一、城市空氣濕度 1、城市干島城市干島：城區(qū)的絕對濕度和相對濕度都比郊區(qū)小。 2、城市濕島濕島：夜間（靜風(fēng)或小風(fēng)）城區(qū)水汽含量比郊區(qū)大的“城市濕島”現(xiàn)象。 郊區(qū)由于凝露量大，空氣中水汽含量少 3、城市的云和霧、城市的云和霧 l 霧：水汽在凝結(jié)核上形成小水滴，懸浮在空氣中，水平能見度小于1km時。 “濕霧”，“濁霧”。 對生態(tài)環(huán)境影響： 影響能見度；加劇污染濃度。 l 云：城市化使云量增多。尤：低云量19二、城市降水的變化及其影響1、城市化影響降水的機制1)

9、 城市熱島效應(yīng)城市熱島效應(yīng)：城市上空氣層的層結(jié)不穩(wěn)定，有利于熱力對流，在水汽充足時，易形成對流云和對流性降水；2) 摩擦阻擋（城市阻障）效應(yīng)摩擦阻擋（城市阻障）效應(yīng)：城市參差不齊的建筑物對氣流有機械阻障，觸發(fā)湍流，使移動的降水系統(tǒng)移動減慢，導(dǎo)致城市降水強度增強，降水時間延長。3)3) 城市凝結(jié)核效應(yīng)城市凝結(jié)核效應(yīng)：城市空氣中凝結(jié)核多，可促使生成水氣凝結(jié)和雨滴，從而增加降水 20二、城市降水的變化及其影響2、城市降水變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng) l 降水是城市生態(tài)環(huán)境重要自然因子之一 l 城市降水量增加的直接后果： 雨洪徑流增大 地面侵蝕，受納水體污染加劇，河道淤積 冰雹，雷暴等對人民生命財產(chǎn)危害，下雨能

10、見度低，使交通事故率增加 l優(yōu)點：使枯季徑流增大，緩解枯季供水緊張狀況21二、城市降水的變化及其影響3、酸雨 l 降水的pH值小于5.6時，稱為酸雨。 l 危害： 使土壤貧瘠，傷害植物生長，減弱作物的光合作用和抗病蟲害能力，影響生產(chǎn)； 地下水酸化，微量元素超標； 河湖水酸化，危害水生生物，魚蝦死亡，破壞生態(tài)平衡； 腐蝕建筑材料和文物古跡。223-4 城市風(fēng)的特征 一、城市對風(fēng)的影響 1、城市摩擦作用使風(fēng)速減小 l 城區(qū)的平均風(fēng)速比郊區(qū)小。 l 臨界風(fēng)速 當盛行風(fēng)風(fēng)速小于臨界風(fēng)速時，城區(qū)風(fēng)速 郊區(qū)風(fēng)速 當盛行風(fēng)風(fēng)速大于臨界風(fēng)速時，城區(qū)風(fēng)速 郊區(qū)風(fēng)速 2、街道風(fēng)：城市建筑物由于受熱不均而產(chǎn)生局部熱

11、力環(huán)流 3、峽谷效應(yīng)和城市急流： 4、城市熱島環(huán)流23 二、城市低空風(fēng)的垂直變化 對數(shù)率公式指數(shù)率公式24三、風(fēng)與城市規(guī)劃 1、風(fēng)的作用 2、盛行風(fēng)與城市規(guī)劃： 1）季風(fēng)區(qū)：排污的工廠布置在 城市最小風(fēng)頻方向的下風(fēng)向，居住地布置在其上風(fēng)方，建廠在南北走向的谷地。 2）主導(dǎo)風(fēng)向區(qū)：工廠布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向；居住區(qū)置于上風(fēng)方。 25三、風(fēng)與城市規(guī)劃2、盛行風(fēng)與城市規(guī)劃 3） 無主導(dǎo)風(fēng)向：著重考慮風(fēng)速。 l 工廠置于最大平均風(fēng)速風(fēng)向的下風(fēng)方，或置于污染系數(shù)或污染風(fēng)頻最小的方位 l 污染系數(shù)：Fifi/ui fi -為i方位的風(fēng)向頻率 ui -為i方位的平均風(fēng)速 l 污染風(fēng)頻：Rifi/ui 該地的

12、總平均風(fēng)速 作為污染源的工廠應(yīng)置于污染風(fēng)頻最低的方位 4） 準靜止風(fēng)型區(qū)：工廠置于衛(wèi)生防護距離之外。26三、風(fēng)與城市規(guī)劃3、局地環(huán)流與城市規(guī)劃 l 城市所在區(qū)域的局地環(huán)流，海陸風(fēng)，山谷風(fēng)等。 l 城市熱島環(huán)流 l 街道風(fēng)27三、風(fēng)與城市規(guī)劃4、城市工業(yè)區(qū)布置與居住區(qū)的關(guān)系 城市工業(yè)區(qū)布置與居住區(qū)的關(guān)系通常表現(xiàn)為以下4個方面： (1)生活居住區(qū)內(nèi)布置工業(yè)。 (2)生活居住區(qū)邊緣地段布置工業(yè)，或以工業(yè)街坊的方式布置在居住區(qū)內(nèi) (3)工業(yè)區(qū) (4)工業(yè)點283-5 城市主要氣象災(zāi)害及防御 一、城市暴雨災(zāi)害 1、暴雨對城市生態(tài)環(huán)境的影響 2、城市暴雨致災(zāi)原因 l 東部季風(fēng)氣候，使降水集中于夏季 l “

13、熱島效應(yīng)”，“雨島效應(yīng)”加劇暴雨 l 下墊面的不透水性，形成徑流；排水設(shè)施不足，積水浸街。 293-5 城市主要氣象災(zāi)害及防御一、城市暴雨災(zāi)害3、我國城市暴雨洪澇災(zāi)害的類型 海濱城市：地面沉降，海水倒灌，形成內(nèi)澇、臺風(fēng)、暴潮、海嘯 湖濱城市：汛期湖水位高漲，城市排水困難、暴雨形成的地面徑流倒流淹沒城市低洼區(qū) 沿河城市：內(nèi)澇、江河決堤將遭受洪水圍困 山區(qū)城市：崩滑流 30熱帶風(fēng)暴襲擊海南三亞市，港口的魚船被吹得東倒西歪厄爾尼諾襲擊秘魯厄爾尼諾襲擊秘魯,洪澇成災(zāi)洪澇成災(zāi) 厄爾尼諾是熱帶大氣和海洋相互作用的產(chǎn)物，它原是指赤道海面的一種異常增溫，現(xiàn)在其定義為在全球范圍內(nèi)，海氣相互作用下造成的氣候異常31 二、大風(fēng)災(zāi)害 1、大風(fēng)的災(zāi)害 2、熱帶風(fēng)暴大風(fēng) 3、冷空氣大風(fēng) 4、雷雨大風(fēng)和龍卷風(fēng)322002年世界氣象日主題年世界氣象日主題 “降低極端天氣和氣候災(zāi)害的危害降低極端天氣和氣候災(zāi)害的危害” Reducing V