城市氣象學(xué)第十一章：城市的空氣濕度

1、 城市的空氣濕度城市的空氣濕度城市的空氣濕度城市的空氣濕度一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)相對濕度和絕對濕度 相對濕度相對濕度，指空氣中水汽壓與飽和水汽壓的百分比。 絕對濕度絕對濕度，指每單位容積的氣體所含水分的重量 。 水汽壓水汽壓，指大氣壓力中水汽的分壓力。 第一節(jié)第一節(jié) 城市的空氣濕度城市的空氣濕度 影響城市空氣濕度的影響城市空氣濕度的因素因素很多。很多。 城市下墊面的不透水性，使降水到達(dá)地面后城市下墊面的不透水性，使降水到達(dá)地面后迅速變成徑流；城市植被覆蓋面積小，使蒸發(fā)和迅速變成徑流；城市植被覆蓋面積小，使蒸發(fā)和蒸騰作用大為減

2、弱；城市近地層湍流交換強(qiáng)，有蒸騰作用大為減弱；城市近地層湍流交換強(qiáng)，有利于水汽向高層輸送；機(jī)動車和燃燒過程中排放利于水汽向高層輸送；機(jī)動車和燃燒過程中排放的碳?xì)浠衔?，會增加空氣中的水汽含量。的碳?xì)浠衔?，會增加空氣中的水汽含量?城市下墊面大多為人工鋪設(shè)的水泥、柏油路面，與城市下墊面大多為人工鋪設(shè)的水泥、柏油路面，與郊區(qū)農(nóng)村的田野植被和土壤不同；市區(qū)由于排水良好，郊區(qū)農(nóng)村的田野植被和土壤不同；市區(qū)由于排水良好，降水后雨水很快流失，地表層水分含量少，地面比較干降水后雨水很快流失，地表層水分含量少，地面比較干燥，蒸發(fā)快且蒸發(fā)量有限，因此城市的絕對濕度比郊區(qū)燥，蒸發(fā)快且蒸發(fā)量有限，因此城市的絕對濕

3、度比郊區(qū)小。夜間，由于城市的溫度比郊外高，城市的絕對濕度小。夜間，由于城市的溫度比郊外高，城市的絕對濕度往往高于鄉(xiāng)村。往往高于鄉(xiāng)村。平均而言，城市的空氣濕度比郊區(qū)農(nóng)村平均而言，城市的空氣濕度比郊區(qū)農(nóng)村小。小。一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異1.城市的絕對濕度城市的絕對濕度 城市中由于下墊面性質(zhì)的改變，導(dǎo)致城城市中由于下墊面性質(zhì)的改變，導(dǎo)致城區(qū)的絕對濕度小于附近的郊區(qū)。城郊絕對濕度區(qū)的絕對濕度小于附近的郊區(qū)。城郊絕對濕度差值的日變化因自然

4、地理條件、季節(jié)和當(dāng)時的差值的日變化因自然地理條件、季節(jié)和當(dāng)時的天氣狀況而異。上海城區(qū)植被覆蓋率較小，而天氣狀況而異。上海城區(qū)植被覆蓋率較小，而郊區(qū)水田面積廣，郊區(qū)的自然蒸散量比城區(qū)要郊區(qū)水田面積廣，郊區(qū)的自然蒸散量比城區(qū)要大得多。一年中多數(shù)時間是城區(qū)的水汽壓小于大得多。一年中多數(shù)時間是城區(qū)的水汽壓小于郊區(qū)，只有在夜晚或清晨短時間內(nèi)出現(xiàn)城區(qū)水郊區(qū)，只有在夜晚或清晨短時間內(nèi)出現(xiàn)城區(qū)水汽壓超過郊區(qū)的現(xiàn)象。汽壓超過郊區(qū)的現(xiàn)象。一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異 上海城區(qū)月平均水汽壓都比同時期的郊上海城區(qū)月平均水汽壓都比同時期的郊區(qū)小，其差值的絕對值以盛夏區(qū)小，其差值的絕對值以盛夏78月為

5、最月為最大，冬季大，冬季122月最小，且秋季一般大于春月最小，且秋季一般大于春季。隨著城市的發(fā)展，城市絕對濕度小于季。隨著城市的發(fā)展，城市絕對濕度小于郊區(qū)有逐漸增強(qiáng)的趨勢。郊區(qū)有逐漸增強(qiáng)的趨勢。2.城市的相對濕度城市的相對濕度 城市平均絕對濕度一般比郊區(qū)小，氣溫又比城市平均絕對濕度一般比郊區(qū)小，氣溫又比郊區(qū)高，這就使得其相對濕度與郊區(qū)的差值比絕郊區(qū)高，這就使得其相對濕度與郊區(qū)的差值比絕對濕度更為明顯；特別是在城市熱島強(qiáng)度較大的對濕度更為明顯；特別是在城市熱島強(qiáng)度較大的時候，城市的干島效應(yīng)就更為突出。時候，城市的干島效應(yīng)就更為突出。一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異 例如，墨西哥城

6、熱島強(qiáng)度以冷季夜間為最強(qiáng)，其城例如，墨西哥城熱島強(qiáng)度以冷季夜間為最強(qiáng)，其城郊相對濕度的差值也以此時為最大。倫敦城中出現(xiàn)強(qiáng)熱郊相對濕度的差值也以此時為最大。倫敦城中出現(xiàn)強(qiáng)熱島時，郊區(qū)相對濕度在島時，郊區(qū)相對濕度在90100之間，愈接近市區(qū)相之間，愈接近市區(qū)相對濕度愈低，在市中心相對濕度僅對濕度愈低，在市中心相對濕度僅78，與郊區(qū)的最大，與郊區(qū)的最大差值達(dá)差值達(dá)22。一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異 隨著城市的發(fā)展，城市相對濕度有逐年減小隨著城市的發(fā)展，城市相對濕度有逐年減小的趨勢。北京城區(qū)相對濕度比郊區(qū)小。北京遠(yuǎn)郊的趨勢。北京城區(qū)相對濕度比郊區(qū)小。北京遠(yuǎn)郊年平均相對濕度為年平均相

7、對濕度為5260，近郊約，近郊約56，城區(qū)，城區(qū)為為54。北京城郊相對濕度差異的季節(jié)性變化表。北京城郊相對濕度差異的季節(jié)性變化表現(xiàn)為，冬季城區(qū)大于郊區(qū)，其它季節(jié)都是城區(qū)小現(xiàn)為，冬季城區(qū)大于郊區(qū)，其它季節(jié)都是城區(qū)小于郊區(qū)。于郊區(qū)。一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異 表5.4 上海年平均相對濕度(%)的年代變化及城郊對比一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異一、城市和鄉(xiāng)村的濕度差異思考題 1. 影響城市空氣濕度的因素有哪些？影響城市空氣濕度的因素有哪些？ 2. 城市的絕對濕度和相對濕度各有什么特城市的絕對濕度和相對濕度各有什么特點？點？ 城市相對濕度比郊區(qū)小，有明顯的城市相對濕度比郊區(qū)小，有明顯的

8、“干干島島”效應(yīng)，這是城市氣象中的普遍特征。城效應(yīng)，這是城市氣象中的普遍特征。城市對水汽壓的影響則比較復(fù)雜。市對水汽壓的影響則比較復(fù)雜。二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng) “城市干島城市干島”對北京夏季高溫悶熱天氣的影響對北京夏季高溫悶熱天氣的影響 利用北京利用北京19402000年的氣候資料年的氣候資料, 分析了分析了80年代以來北京地區(qū)年代以來北京地區(qū)“城市干島城市干島”的演變趨的演變趨勢。結(jié)果表明，但由于城市化發(fā)展帶來的勢。結(jié)果表明，但由于城市化發(fā)展帶來的城城市干島市干島效應(yīng)使北京城區(qū)夏季的相對濕度減小效應(yīng)使北京城區(qū)夏季的相對濕度減小

9、.二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng) 白天，在太陽照射下，下墊面通過蒸散過程進(jìn)入空白天，在太陽照射下，下墊面通過蒸散過程進(jìn)入空氣中的水汽量，城區(qū)小于郊區(qū)；特別是在盛夏季節(jié)，城氣中的水汽量，城區(qū)小于郊區(qū)；特別是在盛夏季節(jié)，城郊之間自然蒸散量的差值更大。城區(qū)下墊面粗糙度大，郊之間自然蒸散量的差值更大。城區(qū)下墊面粗糙度大，有熱島效應(yīng)，湍流運動比郊區(qū)強(qiáng)，通過湍流的垂直交換，有熱島效應(yīng)，湍流運動比郊區(qū)強(qiáng)，通過湍流的垂直交換，城區(qū)低層水汽向上層的輸送量比郊區(qū)多，導(dǎo)致城區(qū)近地城區(qū)低層水汽向上層的輸送量比郊區(qū)多，導(dǎo)致城區(qū)近地面水汽壓小于郊區(qū)，形成面水汽壓小

10、于郊區(qū)，形成“城市干島城市干島”。二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng) 夜晚，風(fēng)速逐漸減小，空氣層結(jié)穩(wěn)定，郊區(qū)夜晚，風(fēng)速逐漸減小，空氣層結(jié)穩(wěn)定，郊區(qū)氣溫下降快，飽和水汽壓減低，有大量水汽在地氣溫下降快，飽和水汽壓減低，有大量水汽在地表凝結(jié)成露水，存在于低層空氣中的水汽減少，表凝結(jié)成露水，存在于低層空氣中的水汽減少，水汽壓迅速降低。城區(qū)因有熱島效應(yīng)，其凝露量水汽壓迅速降低。城區(qū)因有熱島效應(yīng)，其凝露量遠(yuǎn)比郊區(qū)少，夜晚湍流弱，與上層空氣間的水汽遠(yuǎn)比郊區(qū)少，夜晚湍流弱，與上層空氣間的水汽交換量小，城區(qū)近地面的水汽壓就會高于郊區(qū)，交換量小，城區(qū)近地面的水汽壓就會高于郊區(qū)，出現(xiàn)出現(xiàn)“城市濕島城市濕

11、島”。二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng) 上海市城區(qū)白天水汽壓比郊區(qū)小，夜間因城區(qū)凝露上海市城區(qū)白天水汽壓比郊區(qū)小，夜間因城區(qū)凝露量小于郊區(qū)，使其水汽壓高于郊區(qū)，出現(xiàn)干島、濕島晝量小于郊區(qū)，使其水汽壓高于郊區(qū)，出現(xiàn)干島、濕島晝夜交替的現(xiàn)象。從形成原因上分析，可分為四類：凝露夜交替的現(xiàn)象。從形成原因上分析，可分為四類：凝露濕島、結(jié)霜濕島、霧天濕島和雨天濕島；其中凝露濕島濕島、結(jié)霜濕島、霧天濕島和雨天濕島；其中凝露濕島最多，全年各月均有出現(xiàn)。濕島出現(xiàn)時都伴有城市熱島，最多，全年各月均有出現(xiàn)。濕島出現(xiàn)時都伴有城市熱島，而且都在風(fēng)速微弱時存在。水汽

12、壓日平均值，絕大多數(shù)而且都在風(fēng)速微弱時存在。水汽壓日平均值，絕大多數(shù)都是城市小于郊區(qū)；在水汽壓和相對濕度的月平均和年都是城市小于郊區(qū)；在水汽壓和相對濕度的月平均和年平均值分布圖上，上海市的干島效應(yīng)都十分明顯。平均值分布圖上，上海市的干島效應(yīng)都十分明顯。凝露濕島凝露濕島 由于城郊凝露量不同而形成的城市濕島，稱為由于城郊凝露量不同而形成的城市濕島，稱為“凝露濕島凝露濕島”；且大都在日落后若干小時內(nèi)形成，；且大都在日落后若干小時內(nèi)形成，夜間一直維持。但是，在日出以后，因郊區(qū)氣溫夜間一直維持。但是，在日出以后，因郊區(qū)氣溫升高，露水蒸發(fā)，很快郊區(qū)水汽壓又高于城區(qū)，升高，露水蒸發(fā)，很快郊區(qū)水汽壓又高于城區(qū)

13、，轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘懈蓫u。在城市干島和城市濕島出現(xiàn)時，轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘懈蓫u。在城市干島和城市濕島出現(xiàn)時，必然伴有城市熱島；因為城市干島是城市熱島形必然伴有城市熱島；因為城市干島是城市熱島形成的原因之一，而城市濕島的形成又必須先存在成的原因之一，而城市濕島的形成又必須先存在城市熱島。城市熱島。二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)結(jié)霜濕島結(jié)霜濕島二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)霧天濕島霧天濕島 霧天濕島常是在有霧時，霧滴與周圍空氣間進(jìn)行水霧天濕島常是在有霧時，霧滴與周圍空氣間進(jìn)行水分交換，市區(qū)較暖，飽和水汽壓較高，能容納的水汽量分交換，市區(qū)較暖，飽和水汽壓較高，能容納的水汽量較郊區(qū)為多，形成霧天濕島。較郊區(qū)為多，形成霧天濕島。 二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng)雨天濕島雨天濕島二、城市干島和濕島效應(yīng)二、城市干島和濕島效應(yīng) 城區(qū)平均水汽壓比郊區(qū)低，再加上有熱島效城區(qū)平均水汽壓比郊區(qū)低，再加上有熱島效應(yīng)，其相對濕度比郊區(qū)顯得更小。研