城市气候特征及其成因 ppt课件
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1、城市下垫面的性质特殊， 2、城市下垫面建筑材料的热容量、导热率比 郊区农村自然界的下垫面要大得 3、城市户的建筑物、道路、广场不透水。 4、城市中有较多的人为热进人大气层，特别 是在冬季，高纬度地区燃烧大量化石燃料采 暖． 5、城市建筑密集，通风不良，不利于热量的 扩散
城市气候特征及其成因
1、中纬度地区城市热岛生态环境效应：
l 从所影响的温度指标看：受认为因素影响的 年均最低气温 > 年均最高气温 > 年均气温
城市气候特征及其 成因
• 一、城市热岛及表示方法
1、城市热岛（heat island effet）效应：
城市气温高于四周郊区气温的现象。
城市气候特征及其成因
• 纵坐标表示温度，横坐标表出农村、效区、城市的剖面，画 出温度变化曲线图
对生态环境影响：① 影响能见度；②加剧污染浓度。
l 云：城市化使云量增多。尤：低云量
城市气候特征及其成因
1、城市化影响降水的机制 1) 城市热岛效应：城市上空气层的层结不稳定，有
利于热力对流，在水汽充足时，易形成对流云和对流 性降水；
2) 摩擦阻挡（城市阻障）效应：城市参差不齐的
建筑物对气流有机械阻障，触发湍流，使移动的降水 系统移动减慢，导致城市降水强度增强，降水时间延 长。
3) 城市凝结核效应：城市空气中凝结核多，可促使
生成水气凝结和雨滴，从而增加降水
城市气候特征及其成因
2、城市降水变化的生态环境效应 l 降水是城市生态环境重要自然因子之一 l 城市降水量增加的直接后果：
l 垂直方向：热岛强度随高度的变化因城市 不同而有所差别地面附近热岛强度最大，向上 逐渐减弱，甚至出现负值
城市气候特征及其成因
• 2.时间分布
l 有明显的周期性变化：主要是一种夜间现象
城乡冷却率的差异：21时为一天中最强，日出后减弱， 午后13时最弱
l 明显的季节变化：因区域气候条件和城市人 为因素而异
比热、热容量、导热率、吸热、反射、蓄热能力 对太阳辐射的反射率比郊区小
导热率、热容量比郊区大，蓄热能力强；
下垫面的水份循环特性影响湿度
蒸发、蒸腾、凝结、透水、贮水 贮藏水分能力差，蒸发（蒸腾）比郊区小；
下垫面粗糙度大，风速小，不利于热量扩散。
下垫面的动力学特性影响气流
城市气候特征及其成因
2、大气成分改变及其影响
我国 季风气候区， 秋冬季大，春夏季弱
城市气候特征及其成因
• 3、其他布规则变化
l 城市化程度越高，热岛强度越强； l 热岛分布还因城市土地利用类型和下垫面性 质不同而异； l 区域气候条件也有影响； l 城市热岛还与下垫面形状有关； l 因天气气象条件和人为因素不同出现非周期 性变化。
城市气候特征及其成因
1）主要是：CO2，NOx，CO，颗粒物，二次污染物 2）影响： l 影响城市空气透明度，减弱能见度 l 改变太阳入射辐射，散射辐射和地面的长波辐射。
• 特别是CO2，CH4，O3等温室气体，吸收地面长波辐射，大 气逆温辐射，地面不易冷却，城市气温比郊区高。
l 为云、雾，降水提供了凝结核。
城市气候特征及其成因
一、城市空气湿度
1、城市干岛：城区的绝对湿度和相对湿度都比郊 区小。
• 2、城市湿岛：夜间（静风或小风）城区水汽含量 比郊区大的“城市湿岛”现象。 郊区由于凝露量大， 空气中水汽含量少
• 3、城市的云和雾 l 雾：水汽在凝结核上形成小水滴，悬浮在空气 中，水平能见度小于1km时。 “湿雾”，“浊 雾”。
3、城市人为热释放及其影响
1)人为热：由于人类生产、生活活动以及生物 新陈代谢所产生的热量。
2）影响：
l 改变了城市区域的能量平衡，形成城市热岛 l 产生局地气候变化
城市气候特征及其成因
4、广州人为因素对城市气温的关联度
l 影响广州市气温地各因素情况： 建筑面积 > 人口规模 > 工业发展 > 交通运输 轻工业>重工业 货运>客运
城市气候特征及其成因
2、城市气候所涉及的范围：
水平方向：城区及城市影响所达郊区 垂直方向：
• 城市覆盖层 • 城市边界层 • 城市羽尾层（市尾烟气层） • 乡村边界层
城市气候特征及其成因
3、城市气候的基本特征
• 1）辐射和气温
城市直接辐射和总辐射比郊区少 城市气温比郊区高，形成城市热岛
• 2）风和湍流
l 冬季：节省取暖的能量消耗，削减大气污染； 减少城市积雪，延长无霜期，利于植物生长。 （有利） l 夏季：加强城市高温的酷热程度，严重时引 起中暑和心血管疾病；空调降温消耗能量，污染 环境。
2、削减夏季城市热岛效应是防御城市夏季 高温灾害、减少经济损失和保护城市生态 环境的一项重要措施。
•
城市气候特征及其成因
• 温度对比：
①同一时段城市与郊区气温的对比；（测点：代表 性，典型性） ②城市发展过程中测站本身气温的前后对比；（以 滤去气候变化的影响）
城市气候特征及其成因
• 1.空间分布
l 水平方向 ① 城市高温中心出现在人口密集，建筑密度大，
工商业最集中地区 ② 城市高温区内等温线稀疏，气温水平梯度小 ③ 城市边缘气温水平梯度大，等温线密集
城市的风速比郊区小，风向不稳定 城市空气多湍流运动，有城市环流和城市风
城市气候特征及其成因
3）蒸散和湿度
蒸散量和空气湿度比郊区小 蒸散：地面蒸发 植物蒸腾
4）云和雾
城市云量比郊区多，尤其是低云 城市的雾比郊区多，有的是光化学烟雾
5）降水
城市气候特征及其成因
1、城市下垫面性质变化及其影响
1）下垫面性质的变化 2)影响：下垫面的热力学特性影响温度
• 曲线图的变化基本上是：由农村至城市边缘的近郊，气温陡 然升高，形成“陡岸”，到了城市，温度梯度比较平缓，形 成“高原”，到城市中心．人口和建筑密度增加，温度更高， 形成“山峰”。
城市气候特征及其成因
• 2、城市热岛强度：（△Tu-r）：城市气温与郊
区同期（瞬时、日均、月均、年均等）气温差值的 大小（或等温线间距）
城市气候特征及其成因
• §3-1 城市化对气候影响的机制 • §3-2 城市热岛效应 • §3-3 城市大气水分效应 • §3-4 城市风的特征 • §3-ห้องสมุดไป่ตู้ 城市主要气象灾害及防御
城市气候特征及其成因
• 一.城市气候的基本特征
• 1、城市气候---城市内部形成的不同于城 市周围地区的特殊小气候。
城市气候特征及其成因
1、中纬度地区城市热岛生态环境效应：
l 从所影响的温度指标看：受认为因素影响的 年均最低气温 > 年均最高气温 > 年均气温
城市气候特征及其 成因
• 一、城市热岛及表示方法
1、城市热岛（heat island effet）效应：
城市气温高于四周郊区气温的现象。
城市气候特征及其成因
• 纵坐标表示温度，横坐标表出农村、效区、城市的剖面，画 出温度变化曲线图
对生态环境影响：① 影响能见度；②加剧污染浓度。
l 云：城市化使云量增多。尤：低云量
城市气候特征及其成因
1、城市化影响降水的机制 1) 城市热岛效应：城市上空气层的层结不稳定，有
利于热力对流，在水汽充足时，易形成对流云和对流 性降水；
2) 摩擦阻挡（城市阻障）效应：城市参差不齐的
建筑物对气流有机械阻障，触发湍流，使移动的降水 系统移动减慢，导致城市降水强度增强，降水时间延 长。
3) 城市凝结核效应：城市空气中凝结核多，可促使
生成水气凝结和雨滴，从而增加降水
城市气候特征及其成因
2、城市降水变化的生态环境效应 l 降水是城市生态环境重要自然因子之一 l 城市降水量增加的直接后果：
l 垂直方向：热岛强度随高度的变化因城市 不同而有所差别地面附近热岛强度最大，向上 逐渐减弱，甚至出现负值
城市气候特征及其成因
• 2.时间分布
l 有明显的周期性变化：主要是一种夜间现象
城乡冷却率的差异：21时为一天中最强，日出后减弱， 午后13时最弱
l 明显的季节变化：因区域气候条件和城市人 为因素而异
比热、热容量、导热率、吸热、反射、蓄热能力 对太阳辐射的反射率比郊区小
导热率、热容量比郊区大，蓄热能力强；
下垫面的水份循环特性影响湿度
蒸发、蒸腾、凝结、透水、贮水 贮藏水分能力差，蒸发（蒸腾）比郊区小；
下垫面粗糙度大，风速小，不利于热量扩散。
下垫面的动力学特性影响气流
城市气候特征及其成因
2、大气成分改变及其影响
我国 季风气候区， 秋冬季大，春夏季弱
城市气候特征及其成因
• 3、其他布规则变化
l 城市化程度越高，热岛强度越强； l 热岛分布还因城市土地利用类型和下垫面性 质不同而异； l 区域气候条件也有影响； l 城市热岛还与下垫面形状有关； l 因天气气象条件和人为因素不同出现非周期 性变化。
城市气候特征及其成因
1）主要是：CO2，NOx，CO，颗粒物，二次污染物 2）影响： l 影响城市空气透明度，减弱能见度 l 改变太阳入射辐射，散射辐射和地面的长波辐射。
• 特别是CO2，CH4，O3等温室气体，吸收地面长波辐射，大 气逆温辐射，地面不易冷却，城市气温比郊区高。
l 为云、雾，降水提供了凝结核。
城市气候特征及其成因
一、城市空气湿度
1、城市干岛：城区的绝对湿度和相对湿度都比郊 区小。
• 2、城市湿岛：夜间（静风或小风）城区水汽含量 比郊区大的“城市湿岛”现象。 郊区由于凝露量大， 空气中水汽含量少
• 3、城市的云和雾 l 雾：水汽在凝结核上形成小水滴，悬浮在空气 中，水平能见度小于1km时。 “湿雾”，“浊 雾”。
3、城市人为热释放及其影响
1)人为热：由于人类生产、生活活动以及生物 新陈代谢所产生的热量。
2）影响：
l 改变了城市区域的能量平衡，形成城市热岛 l 产生局地气候变化
城市气候特征及其成因
4、广州人为因素对城市气温的关联度
l 影响广州市气温地各因素情况： 建筑面积 > 人口规模 > 工业发展 > 交通运输 轻工业>重工业 货运>客运
城市气候特征及其成因
2、城市气候所涉及的范围：
水平方向：城区及城市影响所达郊区 垂直方向：
• 城市覆盖层 • 城市边界层 • 城市羽尾层（市尾烟气层） • 乡村边界层
城市气候特征及其成因
3、城市气候的基本特征
• 1）辐射和气温
城市直接辐射和总辐射比郊区少 城市气温比郊区高，形成城市热岛
• 2）风和湍流
l 冬季：节省取暖的能量消耗，削减大气污染； 减少城市积雪，延长无霜期，利于植物生长。 （有利） l 夏季：加强城市高温的酷热程度，严重时引 起中暑和心血管疾病；空调降温消耗能量，污染 环境。
2、削减夏季城市热岛效应是防御城市夏季 高温灾害、减少经济损失和保护城市生态 环境的一项重要措施。
•
城市气候特征及其成因
• 温度对比：
①同一时段城市与郊区气温的对比；（测点：代表 性，典型性） ②城市发展过程中测站本身气温的前后对比；（以 滤去气候变化的影响）
城市气候特征及其成因
• 1.空间分布
l 水平方向 ① 城市高温中心出现在人口密集，建筑密度大，
工商业最集中地区 ② 城市高温区内等温线稀疏，气温水平梯度小 ③ 城市边缘气温水平梯度大，等温线密集
城市的风速比郊区小，风向不稳定 城市空气多湍流运动，有城市环流和城市风
城市气候特征及其成因
3）蒸散和湿度
蒸散量和空气湿度比郊区小 蒸散：地面蒸发 植物蒸腾
4）云和雾
城市云量比郊区多，尤其是低云 城市的雾比郊区多，有的是光化学烟雾
5）降水
城市气候特征及其成因
1、城市下垫面性质变化及其影响
1）下垫面性质的变化 2)影响：下垫面的热力学特性影响温度
• 曲线图的变化基本上是：由农村至城市边缘的近郊，气温陡 然升高，形成“陡岸”，到了城市，温度梯度比较平缓，形 成“高原”，到城市中心．人口和建筑密度增加，温度更高， 形成“山峰”。
城市气候特征及其成因
• 2、城市热岛强度：（△Tu-r）：城市气温与郊
区同期（瞬时、日均、月均、年均等）气温差值的 大小（或等温线间距）
城市气候特征及其成因
• §3-1 城市化对气候影响的机制 • §3-2 城市热岛效应 • §3-3 城市大气水分效应 • §3-4 城市风的特征 • §3-ห้องสมุดไป่ตู้ 城市主要气象灾害及防御
城市气候特征及其成因
• 一.城市气候的基本特征
• 1、城市气候---城市内部形成的不同于城 市周围地区的特殊小气候。