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1、 城市氣候 3-1 城市化對(duì)氣候影響的機(jī)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?dú)庀鬄?zāi)害及防御1 3-1 城市化對(duì)氣候影響的機(jī)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(dá)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(yùn)動(dòng),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(duì)氣候影響的機(jī)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(duì)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(qiáng); 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)??; 下墊面粗糙
3、度大,風(fēng)速小,不利于熱量擴(kuò)散。 下墊面的動(dòng)力學(xué)特性影響氣流 6二、城市化對(duì)氣候影響的機(jī)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(duì)氣候影響的機(jī)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(dòng)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(duì)氣候影響的機(jī)制4、廣州人為因素對(duì)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(yùn)輸 輕工業(yè)重工業(yè) 貨運(yùn)客運(yùn)l 從所影響的溫度指標(biāo)看:受認(rèn)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(biāo)表示溫度,橫坐標(biāo)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(qiáng)度城市熱島強(qiáng)度:(Tu-r):城市氣溫與郊區(qū)同期同期(瞬時(shí)、日均、月均、年均等)氣溫差值的大?。ɑ虻葴鼐€間距) 溫度對(duì)比溫度對(duì)比: 同一時(shí)段城市與郊區(qū)氣溫的對(duì)比;(測(cè)點(diǎn):代表性,典型性) 城市發(fā)展過程中測(cè)站本身氣溫的前后對(duì)比;(以濾去氣候變化的影響)13二、城市熱島的時(shí)空分布特點(diǎn) 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(qiáng)度隨高度的變化因城市不同而有所差別地面附近熱島強(qiáng)度最大,向上逐漸減弱,甚至出現(xiàn)負(fù)值14二、城市熱島的時(shí)空分布特點(diǎn) 2.時(shí)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(shí)為一天中最強(qiáng),日出后減弱,午后13時(shí)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(shí)空分布特點(diǎn) 3、其他布規(guī)則變化 l 城市化程度越高,熱島強(qiáng)度越強(qiáng); 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(chǎng)不透水。 4、城市中有較多的人為熱進(jìn)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(kuò)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(qiáng)城市高溫的酷熱程度,嚴(yán)重時(shí)引起中暑和心血管疾?。豢照{(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(jì)損失和保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境的一項(xiàng)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(duì)濕度和相對(duì)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(shí)。 “濕霧”,“濁霧”。 對(duì)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(jī)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(duì)流,在水汽充足時(shí),易形成對(duì)流云和對(duì)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(duì)氣流有機(jī)械阻障,觸發(fā)湍流,使移動(dòng)的降水系統(tǒng)移動(dòng)減慢,導(dǎo)致城市降水強(qiáng)度增強(qiáng),降水時(shí)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(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)危害,下雨能
10、見度低,使交通事故率增加 l優(yōu)點(diǎn):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(shí),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(biāo); 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(duì)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(dāng)盛行風(fēng)風(fēng)速小于臨界風(fēng)速時(shí),城區(qū)風(fēng)速 郊區(qū)風(fēng)速 當(dāng)盛行風(fēng)風(fēng)速大于臨界風(fēng)速時(shí),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(duì)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(zhǔn)靜止風(fēng)型區(qū):工廠置于衛(wèi)生防護(hù)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(gè)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(diǎn)283-5 城市主要?dú)庀鬄?zāi)害及防御 一、城市暴雨災(zāi)害 1、暴雨對(duì)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?dú)庀鬄?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(tái)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?yàn)?zāi)害的危害降低極端天氣和氣候?yàn)?zāi)害的危害” Reducing V
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