城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件

城市熱島1城市熱島1主要內(nèi)容城市熱島效應(yīng)城市熱島強度的周期性和非周期性變化城市熱島效應(yīng)的地區(qū)差異和垂直結(jié)構(gòu)城市熱島的形成城市熱島的影響2主要內(nèi)容城市熱島效應(yīng)21.城市熱島效應(yīng)城市熱島(urbanheatisland)

城市內(nèi)部氣溫比周圍郊區(qū)高的現(xiàn)象，城市氣候中最典型的特征之一，無論是在中高緯度或低緯度地區(qū)，這一現(xiàn)象均普遍存在。31.城市熱島效應(yīng)城市熱島(urbanheatisland

城市熱島定義：城市所發(fā)出的巨大熱量，使得城區(qū)成為好比在冷涼郊區(qū)農(nóng)村包圍中的溫暖島嶼。4城市熱島定義：城市所發(fā)出的巨大熱量，使得城區(qū)成為好比在冷涼熱島環(huán)流熱島環(huán)流的含義：通常，城市的平均氣溫比郊區(qū)高0.5--1°c，引起空氣在城市上升，在郊區(qū)下降，在城市與郊區(qū)之間形成了小型的熱力環(huán)流被稱為熱島環(huán)流。熱島環(huán)流熱島環(huán)流的含義：通常，城市的平均氣溫比郊區(qū)高0.5-解釋

近地面受熱膨脹，空氣上升，在高空集聚，由于高空氣體增多，形成高壓，高壓輻散，向周圍流動，相反在對應(yīng)的地面就形成抵低壓。若近地面氣溫低，則氣體下沉集聚形成高壓而高空形成低壓，氣體總是從高壓流向高壓，這樣在氣溫不同的地方就形成了熱力環(huán)流。解釋城市熱島效應(yīng)近百年來，隨著城市規(guī)模的迅速發(fā)展，城市熱島的強度也越來越大。城市氣溫通常比其四周郊區(qū)高。特別是當天氣晴朗無風時，城區(qū)氣溫Tu與郊區(qū)氣溫Tr的差值ΔTu-r更大。城郊溫差全年以冬季最大，當晴空、小風天氣時，大城市的最低氣溫可比郊區(qū)高4~5℃以上。城市熱島效應(yīng)1.城市熱島效應(yīng)城市熱島效應(yīng)可以從兩個方面來分析：（1）同一時間城市和郊區(qū)氣溫的對比（2）同一城市歷史發(fā)展過程中氣溫的前后對比81.城市熱島效應(yīng)城市熱島效應(yīng)可以從兩個方面來分析：8（1）城、郊氣溫對比

Tu-r—熱島強度=同時間同高度(離地1.5m)熱島中心與近郊的氣溫差值。“城市熱島”矗立在農(nóng)村較涼的“海洋”之上,國內(nèi)外均如此:9（1）城、郊氣溫對比Tu-r—熱島強度=同時間同高度(離地巴黎城中心年均溫比郊區(qū)高1.9C

巴黎城中心年均溫比郊區(qū)高1.9C

冬季傍晚上海市區(qū)比郊外要高2~5C

冬季傍晚上海市區(qū)比郊外要高2~5C

城市熱島溫度剖面示意圖12（1）城、郊氣溫對比城市熱島溫度剖面示意圖12（1）城、郊氣溫對比城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件（2）城市發(fā)展過程中氣溫的前后對比隨城市化發(fā)展,市區(qū)呈現(xiàn)出越來越暖的趨勢.17（2）城市發(fā)展過程中氣溫的前后對比隨城市化發(fā)展,市區(qū)呈現(xiàn)出如東京歷史時期氣溫逐年變化可分三個階段1920~1942年:氣溫變化趨勢逐年上升(城市發(fā)展)1942~1945年:氣溫變化趨勢逐年下降(值第二次世界大戰(zhàn)期間,東京城市受到大規(guī)模的破壞,城市熱島效應(yīng)不存在)1945~1967年:氣溫變化趨勢逐年上升(戰(zhàn)后城市建設(shè)迅速恢復,氣溫又開始回升)如東京歷史時期氣溫逐年變化可分三個階段日本東京1916~1965年年平均氣溫的變化19日本東京1916~1965年年平均氣溫的變化19城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市熱島效應(yīng)城市熱島效應(yīng)252.城市熱島強度的變化（1）周期性變化日變化周變化季節(jié)變化（2）非周期性變化262.城市熱島強度的變化（1）周期性變化26（1）城市熱島強度的周期性變化日變化:夜晚強,白晝午間弱周變化:明顯受工休日周期影響,周末弱,周內(nèi)強季節(jié)變化:冬秋兩季比夏春兩季表現(xiàn)更明顯,可能歸因于冬季城市取暖耗能較多,釋放大量人為熱量27（1）城市熱島強度的周期性變化日變化:夜晚強,白晝午間弱（1）城市熱島強度的周期性變化日變化在晴穩(wěn)天氣下，熱島強度大都是早晚和夜間強，城市溫度比郊外高；白天和中午熱島強度弱，城市和郊外的氣溫比較接近；而夏季中午，有時甚至會出現(xiàn)城內(nèi)氣溫比郊外低的現(xiàn)象。（1）城市熱島強度的周期性變化日變化日變化這主要與城、郊熱量收支狀況不同有關(guān)；一般郊區(qū)在日落后凈輻射轉(zhuǎn)為負值，而城區(qū)下墊面白天積蓄的熱量多，夜間風速又比郊區(qū)小，不利于熱量向外擴散，使得城區(qū)夜間氣溫比郊區(qū)高，城郊之間溫差大；隨著太陽高度角逐漸增大，郊區(qū)因土壤熱容量小而迅速增溫，使得溫差明顯減小，到中午前后，城郊的氣溫已基本接近。日變化這主要與城、郊熱量收支狀況不同有關(guān)；維也納城市和郊區(qū)氣溫差值的日變化30維也納城市和郊區(qū)氣溫差值的日變化30城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件周變化周變化33美國兩座城市冬季熱島強度

Tu-r(℃)的周變化34美國兩座城市冬季熱島強度Tu-r(℃)的周變化34季節(jié)變化城市熱島強度隨季節(jié)不同而變化，其變化規(guī)律因城市所在的地理位置的不同而有所不同。季節(jié)變化城市熱島強度隨季節(jié)不同而變化，其變化在副熱帶和溫帶季風氣候區(qū)，城市熱島強度以秋季和冬季為最強，夏季和晚春為最弱。根據(jù)北京市1、4、7、10月城、郊氣溫分布圖，北京年平均氣溫城、郊溫差為2.0℃，年平均最低氣溫城、郊溫差為2.5℃；逐月城、郊溫差，9月至翌年2月較大，3月至8月較小。在副熱帶和溫帶季風氣候區(qū)，城市熱島強度以秋季和冬季為最強，夏城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件北京熱島強度冬強夏弱的變化規(guī)律，同我國北方城市一致，與南方城市不同。原因是：①北方城市都處于季風氣候區(qū)，季節(jié)轉(zhuǎn)換明顯。冬季受干冷氣團控制，濕度小，云量少，有利于熱島的形成與發(fā)展。夏季陰雨天氣多，不利于熱島的形成和發(fā)展。②北京冬季為采暖期，城區(qū)人為熱排放比夏季多。城區(qū)吸入熱量多于郊區(qū)；夏季城區(qū)人為熱和大氣逆輻射比冬季相對減少，城郊的熱量收入相差不大，不利于熱島的發(fā)展。北京熱島強度冬強夏弱的變化規(guī)律，同我國城市規(guī)模與人為熱城市氣溫年變化趨勢與郊外基本一致，但是城郊氣溫差值的年變化比較復雜；它不僅與城市所在的區(qū)域氣候背景有關(guān)，而且與城市的規(guī)模結(jié)構(gòu)和人為的熱釋放有關(guān)。大體上是冬季熱島強度比較大，夏季熱島強度比較小。城市規(guī)模與人為熱城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件（2）城市熱島強度的非周期性變化（2）城市熱島強度的非周期性變化46適用于白天熱島強度的公式適用于夜間熱島強度的公式適用于白天熱島強度的公式47各地熱島強度與風速關(guān)系最為密切，其次是云量。城市熱島強度的大小與風速、云量、氣溫都呈正相關(guān)，與水汽壓微弱負相關(guān)。各地熱島強度與風速關(guān)系最為密切，其次是云量。48城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件49城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件50（2）城市熱島強度的非周期性變化臨界風速：風速大則熱島效應(yīng)小，超過臨界風速時則消失云量：強熱島大多出現(xiàn)在無云的天氣狀態(tài)下51（2）城市熱島強度的非周期性變化臨界風速：風速大則熱島效應(yīng)小北京地區(qū)熱島消失的臨界風速52北京地區(qū)熱島消失的臨界風速52思考題城市熱島的定義。通常，城市熱島效應(yīng)從那兩個方面來分析？城市熱島有哪些周期性變化及具體變化趨勢？熱島強度非周期性變化的影響因素？對城市熱島強度影響最大的氣象因素？思考題城市熱島的定義。3.城市熱島效應(yīng)的地區(qū)差異和垂直結(jié)構(gòu)3.城市熱島效應(yīng)的地區(qū)差異和垂直結(jié)構(gòu)（1）城市熱島強度的地區(qū)差異城市規(guī)模（面積、人口及其密度等）對熱島強度的有影響55（1）城市熱島強度的地區(qū)差異55城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市附近自然景觀以及城市內(nèi)部下墊面性質(zhì)亦對城市熱島強度起一定作用。61城市附近自然景觀以及城市內(nèi)部下墊面性質(zhì)亦對城市熱島強度起一定無綠化的寬闊街道和廣場，到中午時劇烈增溫，在夜里又急劇冷卻，氣溫日振幅最大。無綠化的寬闊街道和廣場，到中午時劇烈增溫，在夜里又急劇冷卻，林蔭道和有綠化的廣場白晝較涼爽，氣溫的日振幅較小林蔭道和有綠化的廣場白晝較涼爽，氣溫的日振幅較小上海市區(qū)公園同其附近街道的氣溫平均差值(℃)64上海市區(qū)公園同其附近街道的氣溫平均差值(℃)64南京市四種下墊面氣溫日變化規(guī)律及城市熱島效應(yīng)南京市四種下墊面氣溫日變化規(guī)律及城市熱島效應(yīng)四個觀測點的四種下墊面白天氣溫呈林地＜水體＜草地＜水泥地的變化趨勢，夜晚則是相反，但草地的溫度最低；與水泥地比較，其他3種下墊面白晝期有明顯的降溫效應(yīng)，均幅度為0.2~2.9℃,而夜晚林地與水體有輕微的保暖效應(yīng),晴好無風天氣時這種效應(yīng)更明顯。四個觀測點的四種下墊面白天氣溫呈林地＜水體＜草地＜水泥地的變城市熱島強度與城市的布局形狀、城市地形等有密切關(guān)系。

團塊狀緊湊布局，城中心增溫效應(yīng)強。條形分散結(jié)構(gòu)，城中心增溫效應(yīng)弱。盆地或凹地，由于風速小，熱島效應(yīng)特別強，這里不僅抵消了冷空氣的下沉作用，反而成為最暖的熱島中心城市熱島強度與城市的布局形狀、城市地形等有密切關(guān)系。城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件例：蘭州3.30℃三面環(huán)山建筑密集呼和浩特0.13℃地勢平坦風速較大草原調(diào)節(jié)例：蘭州3.30℃城市的區(qū)域氣候條對城市熱島強度也有影響。在高緯度寒冷地區(qū)，城市人工取暖耗能多，人為熱排放量大，熱島強度強。在長年濕熱多云多雨或多大風的城市熱島強度偏弱。71城市的區(qū)域氣候條對城市熱島強度也有影響。71例：沈陽2.70℃濟南1.05℃杭州0.93℃上海1.70℃

？例：沈陽2.70℃（2）城市熱島效應(yīng)的垂直結(jié)構(gòu)白天午后（約14—15時）城、郊氣溫垂直分布形式差異不大；夜間城郊氣溫垂直分布形式卻不大相同城市熱島效應(yīng)所及的高度與城市規(guī)模、建筑物高度和下墊面粗糙度的關(guān)系較大城市熱島的垂直結(jié)構(gòu)還與風速有關(guān)73（2）城市熱島效應(yīng)的垂直結(jié)構(gòu)73南京熱島時空分布特征觀測研究熱島隨高度的變化與城市邊界層的發(fā)展密切相關(guān)，同時夜間逆溫層和大風急流的存在對邊界層內(nèi)熱島產(chǎn)生影響，白天熱島在垂直方向延伸更高，可以達到900m高度，而夜間熱島主要發(fā)生在城市混合層300m范圍內(nèi)。南京熱島時空分布特征觀測研究熱島隨高度的變化與城市邊城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件4.城市熱島的形成4.城市熱島的形成伴隨城市化的人類活動是形成城市熱島的內(nèi)部因素。局地天氣形勢與氣象條件是形成城市熱島的外部因素；伴隨城市化的人類活動是形成城市熱島的內(nèi)部因素。4.城市熱島的形成（1）人為因素城市下墊面因素人為熱量溫室氣體大氣污染（2）局地天氣氣象條件784.城市熱島的形成（1）人為因素78城市下墊面因素下墊面的透水性城市中除少數(shù)綠地外，絕大部分的下墊面透水性差。下墊面的幾何形狀

城市復雜立體下墊面上的天穹可見度比平坦郊區(qū)小得多下墊面的熱性質(zhì)

城市下墊面的導熱率、熱容量比郊區(qū)大。79城市下墊面因素下墊面的透水性79城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件此外，城市街道和房屋之間的“峽谷”很多，這是城市覆蓋層的重要幾何特征。這些“街谷”使得城市與空氣接觸的表面積增加，對太陽輻射的接收、反射和散射、自身發(fā)射和吸收熱輻射等都經(jīng)歷了比鄉(xiāng)村復雜得多的變化?！敖止取敝心芰渴罩c“街谷”中可見天穹范圍的大小有關(guān)，與“街谷”的走向、四周墻壁的朝向以及其構(gòu)筑的材料等有關(guān)。這種“街谷”和建筑物增大了城市的熱量貯存，這也是城市熱島的能量來源之一。此外，城市街道和房屋之間的“峽谷”很多，這是城市覆蓋層城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市下墊面的熱貯量（ΔQS）一般認為，城市下墊面的熱貯量ΔQS比鄉(xiāng)村土壤中的要大得多。城市中的ΔQS不僅包括地表面的熱通量，還包含周圍建筑物吸收和放出的熱量。城市比郊區(qū)在白天能夠蓄積更多熱量的原因是建筑群密集，在太陽輻射作用下，吸熱面和貯熱面多。城市中的貯熱量還因建筑物墻壁的朝向和季節(jié)不同而變化。城市下墊面的熱貯量（ΔQS）湍流熱交換量（QH和QE）

城市下墊面吸收的凈輻射和人為熱，一部分貯存在下墊面內(nèi)部，其余的通過湍流交換以感熱和潛熱形式輸送給近地層空氣。大氣湍流擴散系數(shù)的大小與層結(jié)穩(wěn)定度、風速和風向的切變有關(guān)。城市中的大氣層結(jié)穩(wěn)定度一般比郊區(qū)小，容易發(fā)展熱力湍流；下墊面的粗糙度比郊區(qū)大，又有利于動力湍流的發(fā)展。因此，一般情況下，城市中地氣之間的感熱交換量比郊區(qū)大。湍流熱交換量（QH和QE）

城市下墊面吸收的凈輻射和人為熱量在中高溫度城市，特別是冬季，城市中排放大量的人為熱是熱島形成的一個重要因素。城市熱島冷季比暖季大，工作日熱島強度比休假日大，都說明人為熱因子在起主要的作用。86人為熱量在中高溫度城市，特別是冬季，城市中排放大量的人為熱人為熱的日變化隨著人類活動規(guī)律而變。主要由空調(diào)取暖、交通運輸和電力消耗等人為熱源的晝夜變化所決定；而工業(yè)生產(chǎn)大多為輪班連續(xù)性作業(yè)，其排放的人為熱量可作為常數(shù)來考慮。此外，同一城市內(nèi)部由于人口密度不均，各部分功能區(qū)性質(zhì)不同，能源消耗量多少不一，所排放的人為熱也有明顯差異。城市能源消耗量也隨城市規(guī)模的擴大、工商業(yè)的發(fā)展、人口的增加、居民生活水平的提高等因素在不斷增加。人為熱的日變化隨著人類活動規(guī)律而變。主要由空調(diào)取暖、溫室氣體二氧化碳（CO2）水汽(H2O)甲烷(CH4)氧化亞氮(N2O)氯氟烴(CFC3)88溫室氣體二氧化碳（CO2）88城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件大氣污染白天，城市大氣中懸浮顆粒物的“陽傘效應(yīng)”對城市覆蓋層白晝增溫不利。夜晚，這些顆粒物形成“霧障”，籠罩在城區(qū)上空，增加長波逆輻射，對加強夜間城市熱島強度有利。90大氣污染白天，城市大氣中懸浮顆粒物的“陽傘效應(yīng)”對城市覆蓋城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件3.天氣形勢與氣象條件

城市熱島強度除了與本身的城市化程度有關(guān)外，還與大氣候條件有關(guān)。盡管城市化程度相同，但由于城市所處的地理位置不同，也會表現(xiàn)出不同的城市氣候特征；即使是同一城市，在不同的天氣氣候條件下，城市熱島效應(yīng)也有不同表現(xiàn)。一般來說，在微風、晴朗少云和大氣層結(jié)穩(wěn)定時高氣壓控制的天氣條件下，最有利于城市熱島的形成。3.天氣形勢與氣象條件

城市熱島強度除了與本身的城市化程度有天氣形勢與氣象條件氣壓梯度穩(wěn)定的氣壓梯度小的天氣形勢有利于熱島的形成，不穩(wěn)定的氣壓梯度大的鋒面天氣則不利于城市熱島的形成溫度層結(jié)穩(wěn)定度空氣層結(jié)不穩(wěn)定，城市與郊區(qū)空氣的水平和垂直方向的混合作用強，熱島效應(yīng)不明顯?？諝鈱咏Y(jié)穩(wěn)定，城郊間空氣的混合減弱，出現(xiàn)了熱島。93天氣形勢與氣象條件氣壓梯度93風速。城市熱島效應(yīng)與風速呈負相關(guān)，在氣象要素中風速對熱島的形成、消除影響最大。當城市風速大時，空氣層結(jié)不穩(wěn)定，城郊之間空氣的水平和垂直方向的混合作用較強，則城郊溫度差異不明顯。當風速大到一定臨界值時則無熱島現(xiàn)象出現(xiàn)。當風速小時，空氣層結(jié)趨于穩(wěn)定，城郊之間空氣的混合作用減弱，這時城郊氣溫差異才會表現(xiàn)出來，形成熱島效應(yīng)。一般情況是夜間風速小，空氣穩(wěn)定度增大，熱島效應(yīng)增強。風速。云量。熱島效應(yīng)與低云量具有明顯的相關(guān)性。低云量多時，熱島強度小；晴空時，熱島強度大。當?shù)驮屏慷鄷r，白天陽光無法穿過云層到達地表，使太陽直接輻射減少，城區(qū)下墊面吸收及貯存的熱量大大減少；夜間由于多云使郊區(qū)和城區(qū)的地面有效長波輻射都減少，城市熱島效應(yīng)不明顯。反之，當?shù)驮屏可贂r，熱島強度增強。在晴天無云時，城郊之間的反射率差異和長波輻射差異明顯，有利于城市熱島的形成。云量。思考題熱島強度非周期性變化的影響因素？對城市熱島強度影響最大的氣象因素？熱島強度的地區(qū)差異與哪些因素有關(guān)？熱島強度與哪些人為因素有關(guān)？影響熱島強度的局地天氣氣象條件有哪些？思考題熱島強度非周期性變化的影響因素？附1.北京城市熱島與土地利用覆蓋變化的關(guān)系研究區(qū)范圍97附1.北京城市熱島與土地利用覆蓋變化的關(guān)系研究區(qū)范圍97地表溫度與NDVI的關(guān)系研究98地表溫度與NDVI的關(guān)系研究98199720012004北京土地利用/覆蓋類型的遙感分類99199720012004北京土地利用/覆蓋類型的遙感分類99北京夏季熱島的空間格局分析199720012004100北京夏季熱島的空間格局分析199720012004100地表溫度與土地利用/覆蓋類型的關(guān)系101地表溫度與土地利用/覆蓋類型的關(guān)系101不同土地覆蓋類型在各溫度等級中的數(shù)量分布特征102不同土地覆蓋類型在各溫度等級中的數(shù)量分布特征102附2.北京城市化發(fā)展與城市熱島效應(yīng)變化的關(guān)系103附2.北京城市化發(fā)展與城市熱島效應(yīng)變化的關(guān)系103城市綠地變化分析城市綠地變化分析北京市熱島分布及變化特征105北京市熱島分布及變化特征105城市熱島效應(yīng)與綠地、城市規(guī)模的關(guān)系

106城市熱島效應(yīng)與綠地、城市規(guī)模的關(guān)系

106城市規(guī)模與城鄉(xiāng)氣溫(夜晚)差別的關(guān)系107城市規(guī)模與城鄉(xiāng)氣溫(夜晚)差別的關(guān)系107蒙特利爾夏季熱島強度的日變化(無云無風天氣)逐時降溫率

T/

t(C.h-1)熱島強度

Tu-r

(C)城市鄉(xiāng)村108蒙特利爾夏季熱島強度的日變化(無云無風天氣)逐時降溫率

城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市熱島的影響及對策城市熱島的影響及對策城市熱島直接或間接地對當時、當?shù)氐臍庀笠?、居民生活和城市?jīng)濟等產(chǎn)生多種影響，其影響有利也有弊。城市熱島的影響及對策城市熱島直接或間接地對當時、當?shù)氐臍庀笠亍⒕用裆詈统鞘协h(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件有利影響由于城市熱島效應(yīng)使城區(qū)氣溫比郊區(qū)高，因此，城區(qū)冬季的積雪要比郊區(qū)融化得快，這對交通十分有利。在城市熱島效應(yīng)的直接作用下，城區(qū)霜凍日數(shù)減少，無霜期增加。供暖季節(jié)開始的晚而結(jié)束的早。有利影響城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市熱島的不利影響*使城市氣候舒適度變差酷熱高溫持續(xù)日數(shù)增加，中暑病人增多*加重能源消耗（比如增加對降溫電器的使用）*加重空氣污染*增加水資源消耗121城市熱島的不利影響*使城市氣候舒適度變差121城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件*增加病菌繁殖的條件*對城市生存物種會影響生態(tài)平衡*容易出現(xiàn)局地大暴雨或強雷暴，在排水不暢時容易造成洪澇災(zāi)害城市熱島的不利影響*增加病菌繁殖的條件城市熱島的不利影響城市熱島效應(yīng)形成之后，城區(qū)上空就像罩上了一個大塵蓋，使整個城區(qū)空氣流通不暢，環(huán)境質(zhì)量下降，會造成嚴重空氣污染或二次污染，給人類帶來各種疾病，甚至災(zāi)難。城市熱島效應(yīng)形成之后，城區(qū)上空就像罩上了一個大塵蓋，使整個城城市熱島效應(yīng)對大氣污染的影響從城市熱島的垂直結(jié)構(gòu)來看，城區(qū)低空比郊區(qū)同一高度的空氣暖。因此，當天氣形勢比較穩(wěn)定、大范圍風場微弱時，隨著城區(qū)熱空氣不斷上升，郊區(qū)近地面空氣必然從四面八方流入市區(qū)，風向向市中心輻合，此時近地面空氣流失，需要補充，于是熱島中心上升的空氣又在一定高度上流回郊區(qū)，產(chǎn)生下沉氣流，形成城市熱島環(huán)流。城市熱島效應(yīng)對大氣污染的影響從城市熱島的垂直一、城市熱島效應(yīng)對大氣污染的影響城區(qū)上空的污染物隨熱島環(huán)流向郊區(qū)擴散，在郊區(qū)下沉到地面附近，又隨著地面空氣向城市中心輻合；熱島環(huán)流不利于污染物的輸送和擴散。一、城市熱島效應(yīng)對大氣污染的影響城區(qū)上空的污染物隨熱島環(huán)流向熱島效應(yīng)影響污染物質(zhì)的擴散規(guī)律

城市熱島效應(yīng)對大氣污染擴散起著明顯的支配作用。苗曼倩數(shù)值模擬結(jié)果表明，城市熱島效應(yīng)對近地面源和高架源的影響不同。城市熱島效應(yīng)使高架污染源的地面污染濃度增大，而使近地面污染源所產(chǎn)生的地面污染濃度減小。這是因為城市下墊面的動力和熱力作用改變了大氣邊界層的溫度結(jié)構(gòu)和湍流結(jié)構(gòu)所致。熱島效應(yīng)影響污染物質(zhì)的擴散規(guī)律

城市城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市熱島效應(yīng)與二次污染城市熱島效應(yīng)不僅會使城區(qū)增溫、夏季造成高溫災(zāi)害，還會使城區(qū)環(huán)境質(zhì)量綜合下降?？諝庵胸撾x子急劇減少，污染物、粉塵急劇上升，造成二次污染。使城區(qū)成為培養(yǎng)流感等病毒的溫床，引起一系列城市病和多發(fā)性流行病。城市熱島效應(yīng)與二次污染城市熱島效應(yīng)不僅減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施

1．選擇高效美觀的綠化形式，可有效地降低熱島效應(yīng)，獲得清新宜人的室內(nèi)外環(huán)境。

2．居住區(qū)的綠化管理要建立綠化與環(huán)境相結(jié)合的管理機制并且建立相關(guān)的地方性行政法規(guī)，以保證綠化用地。

132減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施1．選擇高效美觀的綠化形式，可減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施3．要統(tǒng)籌規(guī)劃公路、高空走廊和街道這些溫室氣體排放較為密集的地區(qū)的綠化，以改善小氣候。4．應(yīng)把消除裸地、消滅揚塵作為城市管理的重要內(nèi)容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地表應(yīng)為草坪所覆蓋以提高地表的比熱容。5．建設(shè)若干條林蔭大道，使其構(gòu)成城區(qū)的帶狀綠色通道，逐步形成以綠色為隔離帶的城區(qū)組團布局，減弱熱島效應(yīng)減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施3．要統(tǒng)籌規(guī)劃公路、高空走廊和街道城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施6.城市熱島強度隨著城市發(fā)展而加強，因此在控制城市發(fā)展的同時，要控制城市人口密度、建筑物密度。7．控制使用空調(diào)器，提高建筑物隔熱材料的質(zhì)量，以減少人工熱量的排放。

8．建筑物淡色化以增加熱量的反射。減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施9．提高能源的利用率，改燃煤為燃氣。10．此外，即用透水性強的新型柏油鋪設(shè)公路，以儲存雨水，降低路面溫度。11．形成環(huán)市水系，調(diào)節(jié)市區(qū)氣候。減輕城市熱島效應(yīng)的主要措施城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件思考題城市熱島有哪些有利影響和不利影響？熱島效應(yīng)和大氣污染主要有哪些關(guān)系？減輕城市熱島效應(yīng)的措施主要有哪些？思考題城市熱島有哪些有利影響和不利影響？城市的風場城市的風場141城市的風城市熱島環(huán)流城市對盛行風的影響城市邊界層風場城市覆蓋層風場城市的風城市熱島環(huán)流城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件經(jīng)典模式新的認識城市熱島環(huán)流環(huán)流強度不總是與熱島強度成正比，邊界層穩(wěn)定度亦很重要。環(huán)流上升中心不總是在熱島中心，有時偏向下風方向。環(huán)流并不是一個穩(wěn)定持續(xù)的過程，而是存在一種準周期的振蕩。經(jīng)典模式新的認識城市熱島環(huán)流環(huán)流強度不總是與熱島強度成正比，圣路易斯市6月25日（a）和10月2日（b）靜風時的輻合值、熱島強度、太陽輻射的日變化

圣路易斯市6月25日（a）和10月2日（b）靜風時的輻合值、城市對盛行風的影響城市對盛行風的影響城市發(fā)展對盛行風速的影響

通過同一地點在其城市發(fā)展的歷史過程中風速變化的前后對比表明，由于城市的發(fā)展，建筑群增多、增密、增高，導致下墊面粗糙度增大，其阻障效應(yīng)消耗了空氣水平運動的動能，因而使城區(qū)的平均風速減小。城市發(fā)展對盛行風速的影響通過同一地點在其城市發(fā)展的歷史過程城郊盛行風速的差異城市的平均風速比郊區(qū)小城郊風速的差值因時、因地、因風速而異夜間城市風速增值的原因城郊盛行風速的差異城市的平均風速比郊區(qū)小城市發(fā)展對盛行風速的影響

上海逐個5年年平均風速變化城市發(fā)展對盛行風速的影響上海逐個5年年平均風速變化城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城市化進程對近地層大氣風溫結(jié)構(gòu)的影響

城市化進程對近地層大氣風溫結(jié)構(gòu)的影響

城市化進程對近地層大氣風溫結(jié)構(gòu)的影響

結(jié)果表明,北京城市化進程已經(jīng)導致該地區(qū)近地層大氣特征發(fā)生明顯變化。主要表現(xiàn)為:地面和近地層溫度增加,熱島強度增強;地面風速和近地層低層風速明顯減小;近地層低層(63m以下)風向變得更為紊亂;近地層溫度垂直遞減率增加.城市化進程對近地層大氣風溫結(jié)構(gòu)的影響

結(jié)果表明,北京城市化進上海地區(qū)1980年年平均風速示意圖上海地區(qū)1980年年平均風速示意圖廣州城郊年平均風速分布（m／s）廣州城郊年平均風速分布（m／s）城郊風速的差值因時、因地、因風速而異在盛行風速最大的季節(jié)，城郊風速差異也最大，城市下墊面粗糙度大而使風速減弱的效應(yīng)最顯著。反之則城郊風速差異較小，城區(qū)下墊面粗糙度對風速的影響就不甚突出。城郊風速的差值因時、因地、因風速而異城郊風速差異與盛行風速大小有關(guān)。對于城郊風速差異的日變化研究表明，存在一個“臨界風速”，當風速低于這個臨界值，市區(qū)風速可大于郊區(qū)，反之則郊區(qū)大于市區(qū)。城郊風速差異與盛行風速大小有關(guān)。上海城郊逐月月平均風速的變化上海城郊逐月月平均風速的變化城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城郊地面風場的改變還與地理位置有關(guān)。有學者對紐約市97個觀測點4年的樣本進行分析研究，認為海陸風的疊加作用對城郊風場的影響非常重要。城郊地面風場的改變還與地理位置有關(guān)。距離紐約市中心不同距離的風速分布白天夜間距離紐約市中心不同距離的風速分布白天夜間夜間城市風速增值的原因夜間城市的風速增值是微弱的盛行風場、趨于穩(wěn)定的郊區(qū)大氣層結(jié)和強烈發(fā)展的城市熱島共同作用的結(jié)果。并與兩個不同的物理過程密切聯(lián)系。一個是不穩(wěn)定大氣向地面增加了動量通量，而鄉(xiāng)村的地面輻射逆溫抑制了風速的加強；另一個是熱島環(huán)流的維持與發(fā)展。夜間城市風速增值的原因夜間城市的風速增值是微弱的盛行風場、趨佩塔林查亞市城區(qū)與郊區(qū)風速日變化城區(qū)佩塔林查亞市城區(qū)與郊區(qū)風速日變化城區(qū)思考題城市對盛行風速的影響有哪些？原因分別是什么？思考題城市對盛行風速的影響有哪些？原因分別是什么？城市對風向的影響城市對局地風場的風向的改變，是氣壓梯度力、摩擦力和科氏力在平衡狀態(tài)下的擾動。在氣壓梯度力一定的情況下，經(jīng)過城市的氣流在摩擦力的作用下減速，造成科氏力的減小，結(jié)果形成氣流指向低壓一側(cè)的氣旋性轉(zhuǎn)變。城市對風向的影響城市對局地風場的風向的改變，是氣壓梯度力、摩地轉(zhuǎn)風形成示意圖（北半球）地轉(zhuǎn)風形成示意圖（北半球）地轉(zhuǎn)偏向力、氣壓梯度力和地面摩擦力共同作用下的地面平衡風地轉(zhuǎn)偏向力、氣壓梯度力和地面摩擦力共同作用下的地面平衡風城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件俄克拉何馬城近400m高度上等容氣球直線飛越市、郊時的法向速度平滑分布（左圖），對法向速度積分所得的平均軌跡（右圖）俄克拉何馬城近400m高度上等容氣球直線飛越市、郊時的法向速城市環(huán)境氣象學-城市熱島課件城郊風的結(jié)構(gòu)差異城市改變風的結(jié)構(gòu)，突出地表現(xiàn)在改變風的湍流性質(zhì)。第一，城市的湍流持續(xù)時間延長；第二，由于城市熱力和機械摩擦力的原因，湍流的頻率發(fā)生改變。城郊風的結(jié)構(gòu)差異城市改變風的結(jié)構(gòu)，突出地表現(xiàn)在改變風的湍流性城市熱島環(huán)流城市對盛行風的影響城市邊界層風場城市覆蓋層風場“屋頂小急流”

城市下墊面粗糙度的影響

空氣層結(jié)穩(wěn)定度的影響

城市的風城市熱島環(huán)流“屋頂小急流”城市下墊面粗糙度的影響空氣層結(jié)現(xiàn)已證實，在城市邊界層的底部，即建筑物屋頂平均高度之上，經(jīng)常出現(xiàn)一個較大的風速區(qū)，稱為“屋頂小急流”。當有強風過境時，其風速與下層風速差距則更大?！拔蓓斝〖绷鳌爆F(xiàn)已證實，在城市邊界層的底部，即建筑物屋頂平均高度之上，經(jīng)常Davenport使用簡單的函數(shù)來計算城市邊界層以內(nèi)的風速，認為下墊面摩擦阻力是關(guān)鍵因子。隨著高度的增加，摩擦力趨于