城市環(huán)境與生態(tài)

會計學1城市環(huán)境與生態(tài)第一節(jié)

城市氣候概述一、概念城市氣候：城市特殊下墊面和人類活動影響下形成的一種不同于其周圍地區(qū)的特殊小氣候。二、研究方法

①歷史對比法；②周末與工作日對比法；

③城郊對比法；④城市內(nèi)部不同性質(zhì)下墊面對比法；

⑤模擬實驗法；⑥應用數(shù)學物理方法建立模式。第1頁/共34頁三、城市氣候環(huán)境城市化地區(qū)的特點高度密集的人口、高強度的經(jīng)濟活動、特殊的下墊面。因此城市氣候不僅受緯度、大氣環(huán)流、海陸位置、地形地貌等區(qū)域性氣候要素的影響，還受以上因素的影響，從而形成特殊的局地氣候。第2頁/共34頁四、城市氣候的涉及范圍城市覆蓋層；城市邊界層；城市羽尾層（市尾煙氣層）；鄉(xiāng)村邊界層

主導風向第3頁/共34頁五、城市特殊環(huán)境對其氣候的影響1.大氣污染對城市氣候的影響減弱太陽入射輻射(冬季太陽高度角較小時減弱尤甚)和日照時數(shù)增加城市煙霧頻率、降低能見度改變城市大氣的熱力性質(zhì)(太陽輻射吸收率、長波反射、熱容量等)第4頁/共34頁2.特殊下墊面對城市氣候的影響建筑物密集、縱橫交錯地面風速減??；城區(qū)空氣湍流增加；改變風向。下墊面堅硬密實不透水、吸水性差降水時徑流過程加速，降水過后地面迅速變干，使得水分蒸發(fā)和蒸騰作用相應減弱。下墊面反射率小、建筑材料的導熱率和熱容量均比郊區(qū)高城區(qū)熱貯存量比郊區(qū)大。第5頁/共34頁不同下墊面的反射和吸收比不同下墊面對太陽輻射的反射和吸收比磚石地面草地裸露的土地蒸發(fā)漫反射反射反射漫反射蒸發(fā)漫反射反射吸收吸收吸收第6頁/共34頁第7頁/共34頁3.人為熱對城市氣候的影響

人為熱：由人類生活和生產(chǎn)活動以及生物新陳代謝產(chǎn)生的熱量。

北歐不少城市單位面積的人為釋熱量已超過太陽輻射量，隨著生活質(zhì)量的提高，人為熱的總量和強度均在持續(xù)增長。影響：人為熱直接改變了局地的熱平衡，加劇了城市的熱島效應。表現(xiàn)：冬季取暖等導致城市高溫，夏季制冷需求也使得城市更熱。第8頁/共34頁第二節(jié)

城市氣溫一

城市熱平衡

QS=Qn+QF±QH±QEQS下墊面貯熱量；Qn覆蓋層內(nèi)凈輻射得熱量；QF覆蓋層內(nèi)人為熱釋放量；QH覆蓋層內(nèi)顯熱交換量(大氣湍流)；QE覆蓋層內(nèi)潛熱交換量(水分與空氣間)。第9頁/共34頁1.城市覆蓋層內(nèi)凈輻射得熱量城市總輻射量比郊區(qū)弱(大氣透明度低)；城市下墊面對太陽輻射的反射率小(多次反射，能量被大量吸收)；城市覆蓋層長波輻射能量交換損失小于郊區(qū)。第10頁/共34頁2.城市覆蓋層內(nèi)人為熱釋放量城市人為熱釋放量遠大于郊區(qū)；不同城市人為熱在能量平衡中所占的比重不同，主要影響因素有：緯度（高緯比重大）、區(qū)域氣候條件、人口密度、工業(yè)和交通運輸量的大小等；同一城市人為熱存在明顯的季節(jié)變化和日變化。第11頁/共34頁克第12頁/共34頁3.城市覆蓋層內(nèi)潛熱交換量城市潛熱交換的主要物理過程水分的蒸發(fā)與凝結；冰雪的融化與凝固；冰面的升華與凝華。潛熱交換量的大小主要取決于水分相變量的大小，城市水分相變量大大小于郊區(qū)，故潛熱交換量也小于郊區(qū)。因城市不透水面積大、雪面升華作用小、植物對汽化潛熱的影響作用小。第13頁/共34頁4.城市大氣顯熱交換量覆蓋層與地面熱交換，城市與郊區(qū)大致相同；對流換熱量，由熱力紊流和機械紊流引起的熱量傳遞。城市易發(fā)生熱力湍流和機械紊流，熱交換量大于郊區(qū)。

QS=Qn+QF±QH±QE總之，城市得熱量大于郊區(qū)，失熱量小于郊區(qū)，因此氣溫高于郊區(qū)。第14頁/共34頁二城市熱島效應1.概念城市氣溫高于四周郊區(qū)氣溫的現(xiàn)象2.表現(xiàn)由農(nóng)村至城市邊緣的近郊，氣溫陡然升高，形成“陡岸”；進入城市后溫度梯度變得平緩，形成“高原”；到城市中心，人口和建筑密度增加，溫度更高，形成“高峰”第15頁/共34頁第16頁/共34頁三城市熱島的成因1.城市下墊面的影響城市內(nèi)的混凝土、柏油路面及各種建筑墻面等，吸熱快而熱容量小，在相同太陽輻射下，比自然下墊面（綠地、水面等）升溫快，因而表面溫度明顯高于自然下墊面；城市的建筑物、道路、廣場等地面不透水；建筑密集，不利于熱量的擴散。第17頁/共34頁2.人工熱的影響工廠生產(chǎn)、交通運輸以及居民生活都在排放熱量；隨著城市化的發(fā)展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應減少，緩解熱島效應的能力被削弱。3.城市大氣污染的影響城市交通、工業(yè)生產(chǎn)以及居民生活產(chǎn)生的大量污染氣體形成溫室效應，進一步引起大氣升溫。第18頁/共34頁四城市熱島的生態(tài)環(huán)境效應

中緯度地區(qū)城市熱島生態(tài)環(huán)境效應

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）；夏季：加強城市高溫的酷熱程度，嚴重時引起人體中暑和心血管疾?。豢照{(diào)降溫消耗能量，污染環(huán)境。

削減夏季城市熱島效應是防御城市夏季高溫災害、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。第19頁/共34頁第三節(jié)

城市的風一城市對風的影響市區(qū)建筑物密集，增大了下墊面粗糙度，風速一般小于郊區(qū)，但是，城市中由于狹管效應造成的“弄堂風”(峽谷效應)，又比自然風速大很多；由于熱島效應，市區(qū)低空氣壓比郊區(qū)低，常發(fā)生由郊區(qū)向市區(qū)輻合的熱島環(huán)流。但在自然風速較大時，這種風便被破壞而消失。第20頁/共34頁第21頁/共34頁二風與城市規(guī)劃1.盛行風與城市規(guī)劃：

季風區(qū)：排污的工廠布置在城市最小風頻方向的上風方向；主導風向區(qū)：工廠布置在主導風向的下風側；居住區(qū)置于上風側；無主導風向區(qū)：工廠置于最大平均風速風向的下風方向，或置于污染系數(shù)或污染風頻最小的方位；準靜止風型區(qū)：工廠置于衛(wèi)生防護距離之外。第22頁/共34頁2.局地環(huán)流與城市規(guī)劃海陸風，山谷風城市熱島環(huán)流街道風、弄堂風第23頁/共34頁第24頁/共34頁第25頁/共34頁第四節(jié)城市“五島”效應“五島”效應：熱島、干島、濕島、渾濁島、雨島1.城市干島城區(qū)的絕對濕度和相對濕度都比郊區(qū)小。

城市特殊下墊及發(fā)達的排水系統(tǒng)，使其地面比較干燥，蒸發(fā)很少，因而水汽含量(絕對濕度)低于郊區(qū)；相對濕度則因市區(qū)溫度高，以致偏低更甚。第26頁/共34頁2.城市濕島

夜間，地面迅速冷卻，氣溫垂直遞減率減小，水汽向上輸送量隨之減少；由于城市熱島效應使市區(qū)氣溫較高，水汽不易凝結。從而近地層空氣中的水汽含量反而高于郊區(qū)。但與“干島”效應相比，這是次要的。第27頁/共34頁3.城市混濁島城市工業(yè)、交通、居民生活等排放大量的煙塵，大氣能見度低；另一方面，城市大氣中含較多的吸濕性微粒，在70%的相對濕度下，就能使水汽凝結，霧日增多。第28頁/共34頁4.城市雨島

城市上空大氣層結不穩(wěn)定，有利于熱力對流，在水汽充足時，易形成對流性降水；城市參差不齊的建筑物對氣流有機械阻障，引發(fā)湍流，導致城市降水強度增強，降水時間延長；城市空氣中凝結核多，可促使水氣凝結生成雨滴，從而增加降水。第29頁/共34頁

城市降水量增加的直接后果：

①

雨洪徑流量增大；②加劇地面侵蝕，受納水體污染加劇，河道淤積；③

冰雹、雷暴等對人民生命財產(chǎn)危害，下雨能見度低，使交通事故增加；

利：使枯季徑流增大，緩解枯季供水緊張狀況。第30頁/共34頁

酸雨①使土壤貧瘠，損害植物生長，減弱作物的光合作用和抗病蟲害能力，影響生產(chǎn)；②

地下水酸化，微量元素超標；③河湖水酸化，危害水生生