城市气候与城市规划设计

城市气候与城市规划设计

孙杰

（城市与环境学院 10城31 10253011）

摘要：城市气候是城市环境的重要影响因素。城市气候是指在大气候或区域气候的背景条件下，由于城市化的影响而形成的一种局地气候或小气候。城市规划与城市气候有着紧密的关系，城

市建设必须以科学规划为先导，以气候规划为依据，才能为城市可持续发展与生态城市建设提

供有力保障。

关键词：城市规划；城市气候；气候因子

当今世界，随着城市的数量增多以及发展规模不断扩大，城市生态环境问题越来越多的影响到一个城市的发展，它不仅对城市的环境质量和人们的健康造成影响，也对城市的经济生产产生了影响。人们开始对重视城市气候在城市规划中应用的思考。如何改善城市生态环境质量，促进城市的可持续发展和建设生态城市，成为社会关注的焦点。

本文对城市气候现状进行了分析，就在城市规划过程中应考虑的城市气候因子，以及这些因素对城市规划的影响进行探讨。

1.城市气候现状分析

城市中的楼房、道路等各种建筑构成有别于郊区自然界的特殊性质的下垫面；城市中人口密集，居民活动与生产活动对气候的影响比郊区乡村要显著得多。城市气候就是以大气候为背景，在城市下垫面和居民活动的共同影响下形成的。总体上，城市气候呈现出“五岛”的特征，即“热岛”、“湿岛”、“干岛”、“雨岛”和“混浊岛”。

1.1气温高，形成“热岛”

城市热岛效应是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。资料表明：城市与外围郊区的温度差白天可达1℃～3℃，夜晚可高达3℃～5℃，甚至更多，在温度的空间分布上，城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市下垫面而引起的综合现象，在冬季最为明显，夜间比白天明显，是城市气候最明显的特征。

城市热岛效应形成的原因主要是：

（1）城市下垫面对太阳辐射的吸收率大，反射率小。城市内的大量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等材料为主，这些材料的热容量、导热率要比郊区自然界的下垫面大的多，所以尽管城市日照弱，但也能吸收较多的热量。

（2）大气逆辐射强。城市大气污染使得城市内空气质量下降，烟尘、SO2、NO x、CO等含量增加，这些物质都是红外辐射的良好吸收者，致使城市大气吸收较多的红外辐射而升温，就像保温层般半覆盖在城市上空。

（3）人为的生产、生活释放出较多的热量。城市中拥有大量的锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆。这些机器和人类生活活动都消耗了大量的能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。

（4）水分蒸发耗热少。地面没蒸发1g水，下垫面失去2.5kJ的潜热。然而城市的雨水，大部分经过排水装置流入地下，地表水分少，蒸发少，所以城市的潜热大，温度也高。

（5）城市的风速小。城市密集的建筑群、纵横的道路桥梁、构成较为粗糙的城市下垫面，因而对风的阻力增大，风速减低，热量不易散失。

1.2雾多，降水多，形成“湿岛”、“雨岛”

城市降水较外围郊区多一些，且在降雨时及停雨后，因城市热岛效应使蒸发量比郊区大，空气中水汽含量比郊区多，形成湿岛效应。除雨天湿岛外，湿岛类型还有凝露湿岛、雾天湿岛、凝霜湿岛和雪天湿岛，在此不多做介绍。

造成城市雾多、降水多的原因主要是：

（1）城市热岛效应加强热力对流，促进对流降水的产生。

（2）城市空气污染严重，空中悬浮颗粒物多，遇到暖湿气流，凝结核多，易形成降水天气，甚至易形成局地暴雨。

（3）城市下垫面粗糙，阻碍降水天气的移动，使得降水时间延长。

1.3相对湿度小，形成“干岛”

随着城市的发展，城市相对湿度有逐年减小的趋势，城市干岛效应也越来越明显。以上海为例，平均相对湿度从1941-1950的80.9%下降为1971-1980的78.6%。

造成城市相对湿度小的原因主要是：

（1）城市下垫面的不透水性，使降水迅速变成径流。

（2）植物覆盖面积小，是蒸发和蒸腾作用大为减小。

（3）城市近地层垂直对流交换强，有利于水汽向高层输送，使得城市的湿度减少。

（4）城市机动车辆和燃烧过程中所排放的碳氢化合物，又会减少空气中的水汽的含量

1.4大气污染严重，能见度低，形成“混浊岛”

城市空气混浊因子比郊区多，大气能见度较差，晴天也较少见，故称混浊岛。城市大气的严重污染，不仅会影响到城市本身，而且可随盛行风飘到远方，造成较大范围的影响。

造成城市大气污染严重，能见度低的原因主要是：

（1）城市中大量燃料的燃烧、机动车辆的尾气排放是造成大气污染的主要原因。

（2）城市的相对湿度低，扬尘多，造成城市悬浮颗粒多。

（3）城市内部风速较小，阻碍了污染物的扩散。

2.城市气候与城市规划设计

城市气候条件与城市规划有着紧密的联系，是影响城市规划设计的只要因素之一。正确认识城市气候特征，对城市科学选址、城市规划设计、合理布局有着十分重要的意义，能够有效地保障人类的安全、维护环境的健康。一个好的城市规划，可以减少城市的大气污染，提高城市空气质量，降低城市热岛效应，改善和美化居住生活环境。

1984年11月26-30日世界气象组织在墨西哥城召开“城市气候及其应用技术会议”,对城市气候的特征及其形成机制，对如何根据当地气候条件进行合理的城市规划布局，城市建筑和城市环境保护等问题做了比较深入的研究。根据国内外气候气象专家研究成果，城市规划设计者应适当考虑的气候因子主要有风、气温和日照。

2.1风与城市规划设计

风是城市规划中药考虑的最重要的气象因子。良好的自然通风条件，可使工业区的布置能够对居住区产生最小的污染。风能把有害物质输送走，同时还能起到稀释空气中化学物质的作用。所以掌握风的时空变化规律，对规划城市工业区（或城市污染区）和生活居住区布局是特别重要的。

一直以来，我国城市规划布局都是以年均风向频率玫瑰图作为确定城市工业区和生活居住区相对位置的依据。一般认为，在城市规划中，应该把工业区放置于盛行风的下风向，居住区放置于盛行盛行风向的上风向。但近年来，国内外许多城市气象工作者研究发现，这种单一的依据存在着明显的偏差。中国气象局朱瑞兆先生对我国城市气候研究后得出结论，如从某城市年均风向频率玫瑰图看，全年盛行南风，但实际上夏季盛行南风，冬季北风的风向频率也很高，形成冬夏对吹的局面。如果按常规仅依据年均风向频率玫瑰图, 将工业区布置在南部下风区，到冬季，生活区必将饱受大气污染之苦。因此，工业区应选择最小风向频率方向，只有这样才能使从该方向来的污染机会最小。

另外, 对于高大建筑，还应考虑近地层风随高度的变化。我国城市都处于北半球，根据地转偏向力原理，风随高度增加一般有右偏的趋势，风速随高度增加而增大。风压是建筑设计的基本荷载之一，其取值大小对建筑工程，特别是对高层建筑和高耸构筑物的经济与安全有着密切的关系。风压是垂直于风向的单位面积上所受到的压强, 单位是kN /m2，用风速估算风压常用的关系式为：

W = V2/ 1600

式中W 为风压, V为风速。可见风压与风速的平方成正比。

2.2气温与城市规划设计

近几年，随着城市人口不断增加,城市规模不断扩大，市中心高大建筑群日益密集，人工热源的排放、大面积的混凝土路面和建筑群放出大量的热量，改变了局地环流和热量收支，使城市温度高于郊区，称为城市热岛。城市中热的空气产生上升运动，四周郊区较冷空气流向城市中心，称为城郊风。城郊风成为市区受城郊污染源污染的一个原因。因此，城市规划设计应采取相应的措施，比如通过植树形成防护林带、增加城市绿化面积和适当引入水系等，降低城市热岛效应，改善和美化居住环境。

2.3日照与城市规划设计

室内光照能杀死细菌或抑制细菌发育，满足人体生理需要，改善居室微小气候。为了保证室内有必要的日照时间，应使建筑物群内每一栋建筑保持适宜的朝向和间距。日照是影响房屋朝向的因素之一，北半球中高纬地区房屋多座北朝南，楼间距至少应从满足楼底层的日照考虑。建筑日照间距，是由建筑用地地形、建筑朝向、建筑高度以及当地的地理纬度和日照标准等诸因素确定的。平坦地面日照间距计算公式为：

D 0=H

×ctg（h）×cos（A）

式中，D

0 为日照间距，H

为前栋建筑物计算高度，h为太阳高度角，A 为后栋建筑

物墙体法线与太阳方位的夹角。当建筑物为南北向平行布局时，可用上式计算。按照《城市居住区规划设计规范》要求，城市房屋间距应以冬至日底层窗台面(房子最底层窗户，指距室内地坪0.9 m 高的外墙位置),日照时间不得低于2h为最低标准。

参考文献：