城市气象学全册配套最完整精品课件2.ppt

1、 教材及参考书（一）教材及参考书（一） 最新的研究进展一般来说都在这些文献里！最新的研究进展一般来说都在这些文献里！ 好消息！另有练习题一个：污染扩散模式编程及好消息！另有练习题一个：污染扩散模式编程及 绘图。可作可不作，作了就会有效益！绘图。可作可不作，作了就会有效益！ 阅读阅读35篇文献，写出阅读报告。文献自找、题目自篇文献，写出阅读报告。文献自找、题目自 定，可以是关于城市气象（候）及防灾减灾的任何内定，可以是关于城市气象（候）及防灾减灾的任何内 容，例如：容，例如： 大气污染、城市热岛、城市热岛环流、城市风场、污大气污染、城市热岛、城市热岛环流、城市风场、污 染与城市规划、数值模拟、城

2、市气候资源利用、城市染与城市规划、数值模拟、城市气候资源利用、城市 气象灾害等等。气象灾害等等。 本课程停课期末考试前交打印稿或发给我电子版，推本课程停课期末考试前交打印稿或发给我电子版，推 荐后者。荐后者。 污染与气象条件关系污染与气象条件关系 乔乔xx 0232310 xxxx 0232310 xx 摘要：随着经济的发展，城市污染越来越严重，大气污染是城摘要：随着经济的发展，城市污染越来越严重，大气污染是城 市污染的一个重要方面。在短期内空气污染物排放量变化不大市污染的一个重要方面。在短期内空气污染物排放量变化不大 的情况下，近地面空气污染物在大气中的稀释、迁移、扩散等的情况下，近地面空气

3、污染物在大气中的稀释、迁移、扩散等 过程主要受气象条件的制约。风、层结稳定度、天气形势等都过程主要受气象条件的制约。风、层结稳定度、天气形势等都 与近地面大气污染有密切关系。与近地面大气污染有密切关系。 关键词：大气污染关键词：大气污染 气象条件气象条件 城市气候城市气候 关系关系 正文：正文： 一、气象条件与大气污染的关系一、气象条件与大气污染的关系 1. 1. 风、湍流与污染物的关系风、湍流与污染物的关系 。 二、二、 大气污染对城市气候的影响大气污染对城市气候的影响 。 三、小结三、小结 参考文献：参考文献： 1. 1.孟小绒孟小绒, ,王建鹏王建鹏, ,林杨林杨, ,邓小丽，气象条件与

4、西安污染物的关系及预报方法，邓小丽，气象条件与西安污染物的关系及预报方法， 陕西气象，陕西气象，20012001，6 6，23-2623-26 2. 2.张伯寅张伯寅, ,李长令李长令, ,桑建国桑建国, , 层结大气中烟气扩散的实验和数值模拟层结大气中烟气扩散的实验和数值模拟, , 大气科学大气科学, , 1999, 23(01), 19-24 .1999, 23(01), 19-24 . 。 人类活动对气候的影响可分为两类：一是无意识的影响，即在人类活动对气候的影响可分为两类：一是无意识的影响，即在 人类活动中对气候产生的副作用；二是为达到某种目的，采取人类活动中对气候产生的副作用；二是为

5、达到某种目的，采取 一定措施，有意识改变气候条件。周淑贞，一定措施，有意识改变气候条件。周淑贞，城市气候学城市气候学 城市气候定义城市气候定义：在：在区域气候区域气候背景上，经背景上，经城市化城市化后，在城市特殊后，在城市特殊 下垫面下垫面和城市和城市人类活动人类活动的影响下（主要是的影响下（主要是无意识无意识的）而形成的的）而形成的 一种一种局地气候局地气候。 城市化地区的特点：城市化地区的特点： 非农业非农业人口高密度聚集、高强度经济活动区、特殊下垫面人口高密度聚集、高强度经济活动区、特殊下垫面 城市气候影响因子城市气候影响因子: :地理纬度、太阳辐射、大气环流、海陆位置、地理纬度、太阳辐

6、射、大气环流、海陆位置、 地形地貌。人类活动影响：太阳辐射、热力作用、空气质量、地形地貌。人类活动影响：太阳辐射、热力作用、空气质量、 动力学等动力学等 最早人们凭直观感觉认识到城市气候的一个显著特点是空气混最早人们凭直观感觉认识到城市气候的一个显著特点是空气混 浊、多烟多尘。唐代诗人刘禹锡浊、多烟多尘。唐代诗人刘禹锡玄都观桃花玄都观桃花中写道：中写道：“紫紫 陌红尘扑（拂）面来，无人不道看花回；玄都观里桃千树，尽陌红尘扑（拂）面来，无人不道看花回；玄都观里桃千树，尽 是刘郎去后栽。是刘郎去后栽。”形容长安城街市繁华，飞尘扑面。在外国古形容长安城街市繁华，飞尘扑面。在外国古 代文献中关于城市空

7、气污染的记载亦很多，例如代文献中关于城市空气污染的记载亦很多，例如 Horacer 在公在公 元前元前24年就在诗歌中描写古罗马城中烟尘蔽日的景象。年就在诗歌中描写古罗马城中烟尘蔽日的景象。 我国的重庆和英国的伦效都是远近驰名的我国的重庆和英国的伦效都是远近驰名的“雾都雾都”。 “蜀犬吠日，吠所怪也蜀犬吠日，吠所怪也”形容重庆冬季多浓雾蔽天，偶逢日出，形容重庆冬季多浓雾蔽天，偶逢日出， 犬都会因奇怪而吠叫。伦敦英国皇族自然科学家犬都会因奇怪而吠叫。伦敦英国皇族自然科学家John Evelyn 在在1661年曾大声疾呼，反对在伦敦城以大量劣质煤作为燃料。年曾大声疾呼，反对在伦敦城以大量劣质煤作为

8、燃料。 他再三阐明烧煤是导致伦敦多雾的重要原因。他再三阐明烧煤是导致伦敦多雾的重要原因。 对城市气候系统地研究始自对城市气候系统地研究始自19世纪初世纪初 期英国的期英国的Luke Howard (1818),他是一他是一 位化学家和业余气象学者位化学家和业余气象学者,曾对伦敦市曾对伦敦市 内和郊区的气象记录进行对比分析内和郊区的气象记录进行对比分析,从从 大量的观测资料中总结出伦敦城市气大量的观测资料中总结出伦敦城市气 候的特点候的特点,并出版巨著并出版巨著伦敦气候伦敦气候。 20世纪世纪30年代以前，关于城市气候的研究以描述城市年代以前，关于城市气候的研究以描述城市 气候的特征和现象为主，

9、很少阐述分析产生这些现象气候的特征和现象为主，很少阐述分析产生这些现象 的原因，而在的原因，而在30年代以后，城市气候的研究有了迅速年代以后，城市气候的研究有了迅速 的发展。如的发展。如Kratzer (1956) 在修订再版的在修订再版的城市气候城市气候 一书中增添了大量内容，是世界上第一部通论性的城一书中增添了大量内容，是世界上第一部通论性的城 市气候专著，在城市气候研究史上具有承上启下的重市气候专著，在城市气候研究史上具有承上启下的重 要作用。要作用。 80年代之后，又有两部通论性的城市气候专著问世，年代之后，又有两部通论性的城市气候专著问世， 第一是第一是Landsberg (1981

10、)的的城市气候城市气候，该著作对世，该著作对世 界特别是发达国家城市气候研究工作进行总结，系统界特别是发达国家城市气候研究工作进行总结，系统 分析了城市和郊区气候的差异及其形成原因。第二是分析了城市和郊区气候的差异及其形成原因。第二是 周淑贞和束炯周淑贞和束炯（1994）合写的）合写的城市气候学城市气候学，该书，该书 不仅从理论上阐明城市气候的特征和形成过程，同时不仅从理论上阐明城市气候的特征和形成过程，同时 对城市气候与城市规划建设的关系进行了探讨，对推对城市气候与城市规划建设的关系进行了探讨，对推 动我国城市气候的研究起到了积极的促进作用动我国城市气候的研究起到了积极的促进作用 Compu

11、tational Fluid Dynamics 对比对比 Oke 的划分方法的划分方法 城市边界层城市边界层（Urban Boundary Layer, UBL）：在中纬度地区，）：在中纬度地区， 晴朗天气，其高度大约晴朗天气，其高度大约1000m1500m，夜晚约，夜晚约200250m。 城市冠层城市冠层（Urban Canopy Layer, UCL）：建筑物平均高度之）：建筑物平均高度之 下的大气，下的大气，1987年由年由Oke首次提出这个概念。首次提出这个概念。 城市尾羽层城市尾羽层（Urban Plume, UPUrban Plume, UP）：城市对大气边界层的下风）：城市对大气

12、边界层的下风 方向影响的范围，可及方向影响的范围，可及30km30km，最大可达，最大可达100km100km。当出现区域微。当出现区域微 风或者静风时，风或者静风时，UPUP消逝，出现热岛环流，此时的城市大气边界消逝，出现热岛环流，此时的城市大气边界 层呈现出穹隆式的形状，称作城市尘盖（层呈现出穹隆式的形状，称作城市尘盖（Urban DomeUrban Dome）。）。 城市气候学的研究范围包括了城市气候学的研究范围包括了UBLUBL、UCLUCL、UPUP。 塵罩Dust Dome / 污染罩 Pollution Dome 逆溫 冷 冷 Logo 首届首届Luke Howard 奖获得者奖

13、获得者 Tim Oke 城市气候研究方法主要包括：城市气候研究方法主要包括：外场观测、物理模拟和外场观测、物理模拟和 数值计算数值计算。外场观测是取得第一手研究资料的较好方。外场观测是取得第一手研究资料的较好方 案，但是其观测方案设计需要很高的技巧，另外该方案，但是其观测方案设计需要很高的技巧，另外该方 法对规划项目实效。物理模拟实验能够对流场及扩散法对规划项目实效。物理模拟实验能够对流场及扩散 特征进行详细研究，成本较高是其缺陷。数值模式的特征进行详细研究，成本较高是其缺陷。数值模式的 优点在于能够提供详细的流场以及污染物浓度场等特优点在于能够提供详细的流场以及污染物浓度场等特 征，前提是必

14、须经过外场观测或者实验验证。征，前提是必须经过外场观测或者实验验证。 外场观测外场观测 外场观测可以直接获得城市气候有关参数，并可提供数值模式基本参外场观测可以直接获得城市气候有关参数，并可提供数值模式基本参 数和对比依据，其主要监测手段有数和对比依据，其主要监测手段有地面监测站、气象观测塔、低空探地面监测站、气象观测塔、低空探 空、风廓线仪、雷达和卫星遥感空、风廓线仪、雷达和卫星遥感 。这些监测手段各有优缺点，其中。这些监测手段各有优缺点，其中 地面监测站地面监测站只能进行近地面的监测，而只能进行近地面的监测，而气象观测塔气象观测塔（如中科院大气所（如中科院大气所 325m气象观测塔）可以观

15、测边界层中下层的各种气象要素，这两种气象观测塔）可以观测边界层中下层的各种气象要素，这两种 手段的优点在于可长期连续观测。手段的优点在于可长期连续观测。低空探空低空探空可以得到地面至可以得到地面至2000m高高 度的气象资料，但因成本较高，不能进行长期观测。度的气象资料，但因成本较高，不能进行长期观测。雷达和卫星遥感雷达和卫星遥感 因资料的同步性、点位的密集性以及均匀性弥补了前三种方法不足，因资料的同步性、点位的密集性以及均匀性弥补了前三种方法不足， 在大气环境监测，如城市热岛及气溶胶分布状况等方面发挥着重要作在大气环境监测，如城市热岛及气溶胶分布状况等方面发挥着重要作 用。另外，近几年内针对

16、城市街谷大气环境研究进行的外场实验发展用。另外，近几年内针对城市街谷大气环境研究进行的外场实验发展 也很迅速，也很迅速，Pearlmutter对位于以色列境内的一个街谷进行了详尽的观对位于以色列境内的一个街谷进行了详尽的观 测，观测项目包括太阳短波辐射、长波辐射、气温、地表温度、墙面测，观测项目包括太阳短波辐射、长波辐射、气温、地表温度、墙面 温度以及风向风速，作者同时还结合一个位于街谷中央的人体表面能温度以及风向风速，作者同时还结合一个位于街谷中央的人体表面能 量平衡模式，讨论了建筑物布局与人体舒适度之间的关系。量平衡模式，讨论了建筑物布局与人体舒适度之间的关系。 Pfeffer(1995)

17、 采用采用NO2、CO、苯及烟尘等污染物的监测资料（街谷位、苯及烟尘等污染物的监测资料（街谷位 于德国埃森），分析了各污染物浓度之间的相关以及不同气象条件对于德国埃森），分析了各污染物浓度之间的相关以及不同气象条件对 污染物浓度的影响。污染物浓度的影响。 物理模拟物理模拟 物理模拟的实验装置有物理模拟的实验装置有风洞和水槽风洞和水槽，前者应用更为广泛，前者应用更为广泛， 但二者的理论基础是相同的，均为相似性原理（包括几但二者的理论基础是相同的，均为相似性原理（包括几 何相似、动力相似、大气边界层相似等）。物理模拟可何相似、动力相似、大气边界层相似等）。物理模拟可 以对个别现象进行独立而详细的研

18、究，同时也可以对数以对个别现象进行独立而详细的研究，同时也可以对数 值模式的精确性进行检验值模式的精确性进行检验 。Farell（1999）用风洞试验）用风洞试验 模拟了一个城市边界层的结构特征。模拟了一个城市边界层的结构特征。Liu et al（2001） 用水槽试验模拟了香港岛在不同气象条件下的流场和污用水槽试验模拟了香港岛在不同气象条件下的流场和污 染物扩散特征。染物扩散特征。Kastner(1999) 在中性大气边界层风洞中在中性大气边界层风洞中 进行了示踪实验，综合考察了城市街谷几何尺寸、建筑进行了示踪实验，综合考察了城市街谷几何尺寸、建筑 物不同配置、屋顶形状以及风向等因素对街谷内

19、污染物物不同配置、屋顶形状以及风向等因素对街谷内污染物 浓度分布的影响。浓度分布的影响。 数值模拟数值模拟 数值模式利用大气方程组以及污染物传输扩散方程，数值模式利用大气方程组以及污染物传输扩散方程， 结合先进的计算机技术，模拟大气边界层及大气环境结合先进的计算机技术，模拟大气边界层及大气环境 特征。数值模拟可以详细描述大气边界层结构和大气特征。数值模拟可以详细描述大气边界层结构和大气 运动变化以及污染物传输扩散规律，考察各种影响因运动变化以及污染物传输扩散规律，考察各种影响因 子的相对重要性，并提出有效的污染控制方案，因此子的相对重要性，并提出有效的污染控制方案，因此 数值模拟已经成为城市大

20、气边界层和大气环境科学研数值模拟已经成为城市大气边界层和大气环境科学研 究中十分重要的手段究中十分重要的手段 城市化对城市气候有诸多方面的影响，如城市风、温、湿、能城市化对城市气候有诸多方面的影响，如城市风、温、湿、能 源消耗以及空气污染等。在充分了解城市化对气候产生的影响源消耗以及空气污染等。在充分了解城市化对气候产生的影响 之后，城市气候学另一个重要的任务就是研究如何改变或改善之后，城市气候学另一个重要的任务就是研究如何改变或改善 局地气候，从而提高人类的居住环境。城市通风能力是建筑群局地气候，从而提高人类的居住环境。城市通风能力是建筑群 设计需要考虑的重要问题，如设计需要考虑的重要问题，

21、如阿根廷首都阿根廷首都布宜诺斯艾利斯商业布宜诺斯艾利斯商业 区的改造，该区原来由与拉普拉塔河平行的若干商业街构成，区的改造，该区原来由与拉普拉塔河平行的若干商业街构成， 旧建筑是相同高度的板式楼群。夏季河面上凉爽湿润的空气很旧建筑是相同高度的板式楼群。夏季河面上凉爽湿润的空气很 难穿过建筑群深入到商业区中。在新方案中，将商业街的商用难穿过建筑群深入到商业区中。在新方案中，将商业街的商用 建筑改为高低错落、有良好通风性能的建筑群，改善了商业区建筑改为高低错落、有良好通风性能的建筑群，改善了商业区 的空气质量和局地气候，从而使其更具吸引力和经济效益。的空气质量和局地气候，从而使其更具吸引力和经济效

22、益。另另 一个实例一个实例也反证了城市建设充分考虑城市气候因素的重要性，也反证了城市建设充分考虑城市气候因素的重要性， 瑞典港口城市歌德堡在将一个造船厂开发改造为居住区时，建瑞典港口城市歌德堡在将一个造船厂开发改造为居住区时，建 筑师和规划人员没有充分考虑气象学家提出的改善风环境的建筑师和规划人员没有充分考虑气象学家提出的改善风环境的建 议，导致居住区建成后出现局地强风，大大影响了居住舒适性。议，导致居住区建成后出现局地强风，大大影响了居住舒适性。 城市热岛是在城市化的人为因素和局地天气气象条件共同作用城市热岛是在城市化的人为因素和局地天气气象条件共同作用 下形成的，具体影响因子包括以下几个方

23、面：下形成的，具体影响因子包括以下几个方面： （1）特殊下垫面性质特殊下垫面性质：城市下垫面的建筑物和构筑物热容量比：城市下垫面的建筑物和构筑物热容量比 郊区大，这是城市热岛强度夜晚大于白昼的重要原因；城市覆郊区大，这是城市热岛强度夜晚大于白昼的重要原因；城市覆 盖层内部街谷中天穹可见度小，大大减少了地面长波辐射损失，盖层内部街谷中天穹可见度小，大大减少了地面长波辐射损失， 而天空视因子与夜间最大热岛强度呈明显负相关而天空视因子与夜间最大热岛强度呈明显负相关 ；城市不透水；城市不透水 面积较郊区为大，导致潜热蒸发远小于通过湍流输送给空气的面积较郊区为大，导致潜热蒸发远小于通过湍流输送给空气的

24、显热，这对城市气温增加起着相当重要的作用；显热，这对城市气温增加起着相当重要的作用； （2） 城市上空城市上空污染覆盖层污染覆盖层的存在：覆盖层吸收地面长波辐射，的存在：覆盖层吸收地面长波辐射， 特别是温室气体特别是温室气体CO2吸收能力很强，导致城市夜晚气温比郊区吸收能力很强，导致城市夜晚气温比郊区 高，大气逆辐射又比郊区强，地面更不易冷却；高，大气逆辐射又比郊区强，地面更不易冷却； （3）人为热及污染物人为热及污染物：人为热量排放导致城市气温升高。污：人为热量排放导致城市气温升高。污 染物（如烟尘）漂移到城市上空形成染物（如烟尘）漂移到城市上空形成“尘盖尘盖”，从而冷却吸附，从而冷却吸附

25、水汽结为雾障，大大减少城市有效辐射，特别是冬季对中高纬水汽结为雾障，大大减少城市有效辐射，特别是冬季对中高纬 度的城市影响很大，导致热岛强度冷季比暖季大，周度的城市影响很大，导致热岛强度冷季比暖季大，周1周周5的的 热岛强度比周日大；热岛强度比周日大； （4）天气形势和气象条件天气形势和气象条件：在同一时期，同一城市中，下垫：在同一时期，同一城市中，下垫 面因子、人为热、温室气体及大气污染物排放源地和源强基本面因子、人为热、温室气体及大气污染物排放源地和源强基本 相同，但其热岛现象时有时无，时强时弱，这就取决于当时的相同，但其热岛现象时有时无，时强时弱，这就取决于当时的 天气系统和气象条件。如

26、周淑贞天气系统和气象条件。如周淑贞(1989) 在对上海城市热岛的研在对上海城市热岛的研 究中发现，在高压无降水的天气型中有热岛出现的概率为究中发现，在高压无降水的天气型中有热岛出现的概率为 70.1%，而在强冷锋过境时无热岛现象。，而在强冷锋过境时无热岛现象。 影响热岛强度的影响热岛强度的因素因素 熱島強度 熱島強度 熱島強度 熱島強度 熱島強度 城巿規模大小風速雲量 气溶胶的辐射作用，主要发生在白天，所谓的气溶胶的辐射作用，主要发生在白天，所谓的 阳伞效应。如东北重工业城市沈阳，冬季燃煤阳伞效应。如东北重工业城市沈阳，冬季燃煤 量很大，因而排放的烟尘量很大，在系统风较量很大，因而排放的烟尘

27、量很大，在系统风较 弱情况下，易产生白天的冷岛效应。弱情况下，易产生白天的冷岛效应。 n干、岛湿岛昼夜交替出现：白天，城区水汽压小于干、岛湿岛昼夜交替出现：白天，城区水汽压小于 郊区干岛；夜间，城区水汽压大于郊区湿岛。郊区干岛；夜间，城区水汽压大于郊区湿岛。 n以干岛效应尤为突出！强度大、持续时间长。以干岛效应尤为突出！强度大、持续时间长。 n出现条件与热岛效应类似，晴朗弱风。白天，郊区出现条件与热岛效应类似，晴朗弱风。白天，郊区 蒸发（腾）量比城区大；夜间，郊区冷却快，层结稳蒸发（腾）量比城区大；夜间，郊区冷却快，层结稳 定，水汽凝结，水汽压低，另外，市区气温高，增加定，水汽凝结，水汽压低，

28、另外，市区气温高，增加 蒸发力，有部分人为水汽，凝露量小，综合起来使市蒸发力，有部分人为水汽，凝露量小，综合起来使市 区水汽压高于郊区，形成湿岛。区水汽压高于郊区，形成湿岛。 n形成在弱环流条件下形成在弱环流条件下 n热岛效应助长局地气流辐合上升热岛效应助长局地气流辐合上升 n下垫面粗糙度大，阻碍降雨系统移动，延长雨时下垫面粗糙度大，阻碍降雨系统移动，延长雨时 n城区凝结核多，益于成云，利于暖云降水城区凝结核多，益于成云，利于暖云降水 n简单说：就是城区污染物浓度高于郊区。简单说：就是城区污染物浓度高于郊区。Dust dome n混浊度因子：散射辐射混浊度因子：散射辐射D和直接辐射和直接辐射S

29、之比，之比，=D/S。 n混浊度与污染物浓度、云量、阴天、晴天等有关混浊度与污染物浓度、云量、阴天、晴天等有关 n形成条件两个方面：一是人为因素；二是弱背景环形成条件两个方面：一是人为因素；二是弱背景环 流；此时凸现城乡差异。一般热岛、干岛、混浊岛出流；此时凸现城乡差异。一般热岛、干岛、混浊岛出 现频率较高。现频率较高。 n相互联系、制约。如，热岛强，导致相对湿度降低，相互联系、制约。如，热岛强，导致相对湿度降低， 利于干岛形成。辐合气流利于成云致雨及混浊岛的形利于干岛形成。辐合气流利于成云致雨及混浊岛的形 成。相反，混浊岛影响辐射从而影响热（冷）岛效应。成。相反，混浊岛影响辐射从而影响热（冷

30、）岛效应。 雨岛会减弱热岛及混浊岛。雨岛会减弱热岛及混浊岛。 城市化所引起的局地大气边界层改变，将对低层气流和湍流特城市化所引起的局地大气边界层改变，将对低层气流和湍流特 征产生显著影响，这些影响主要包括以下方面：征产生显著影响，这些影响主要包括以下方面： （1）城市化对盛行风速的影响：城市建筑物导致下垫面粗糙度城市化对盛行风速的影响：城市建筑物导致下垫面粗糙度 加大，其阻碍效应消耗了空气水平运动的动能，因而使城区的加大，其阻碍效应消耗了空气水平运动的动能，因而使城区的 平均风速降低；平均风速降低；（2）城市热岛环流：底层向城区的辐合流场和城市热岛环流：底层向城区的辐合流场和 上升气流。在几百

31、米的高度上又以相反的方向从城市向郊外流上升气流。在几百米的高度上又以相反的方向从城市向郊外流 出并下沉，形成一缓慢的热岛环流；出并下沉，形成一缓慢的热岛环流；（3）城市化对流场垂直结城市化对流场垂直结 构的影响：不同高度上的城郊风向差别主要以热岛环流为其基构的影响：不同高度上的城郊风向差别主要以热岛环流为其基 本特点；而由于城市下垫面的摩擦作用，城市风速随高度的增本特点；而由于城市下垫面的摩擦作用，城市风速随高度的增 加率明显大于郊区；加率明显大于郊区；（4）城市化对湍流场的影响：与郊区相比，城市化对湍流场的影响：与郊区相比， 城市边界层有着更为明显的湍流运动，这对城市边界层的形成城市边界层有

32、着更为明显的湍流运动，这对城市边界层的形成 至关重要。至关重要。 此类问题此类问题 是研究热是研究热 点，其结点，其结 果可用于果可用于 城市规划城市规划 设计设计 城市大气污染防治：防治大气污染的对策甚多，归纳城市大气污染防治：防治大气污染的对策甚多，归纳 起来有两个主要方向，一是控制起来有两个主要方向，一是控制污染源污染源的排放，二是的排放，二是 合理规划城市功能区的合理规划城市功能区的布局布局。在欧美和日本等发达国。在欧美和日本等发达国 家污染源控制已取得明显成效。根据城市气候条件，家污染源控制已取得明显成效。根据城市气候条件， 按照大气污染物传输、扩散、稀释和净化的规律，进按照大气污染

33、物传输、扩散、稀释和净化的规律，进 行合理布局，安排不同功能区，对减轻大气污染物对行合理布局，安排不同功能区，对减轻大气污染物对 城市环境的影响，也是有裨益的。朱瑞兆根据我国城市环境的影响，也是有裨益的。朱瑞兆根据我国 600多个台站多个台站1月份、月份、7月份和年风向玫瑰图进行相似月份和年风向玫瑰图进行相似 性分类，再按不同类型提出了城市规划布局方案。性分类，再按不同类型提出了城市规划布局方案。 Craig(2001) 讨论了城市建筑物的理想配置，从而减小讨论了城市建筑物的理想配置，从而减小 污染物的峰值浓度，该方法有助于交通道路及城市街污染物的峰值浓度，该方法有助于交通道路及城市街 谷优化

34、设计。谷优化设计。 城市高温防御及城市高温防御及绿化绿化：可以通过以下途径降低城市：可以通过以下途径降低城市 热岛效应，一是减少人为热和温室气体排放；二是热岛效应，一是减少人为热和温室气体排放；二是 增大城市下垫面的反照率，三是增加城区水域面积，增大城市下垫面的反照率，三是增加城区水域面积， 四是扩大城市绿地覆盖率，五是合理规划城市布局。四是扩大城市绿地覆盖率，五是合理规划城市布局。 Herbert(1998) 对建筑物不同表面涂料的热效应进行对建筑物不同表面涂料的热效应进行 了数值实验，指出城市规划对局地气候影响的重要了数值实验，指出城市规划对局地气候影响的重要 性，性，Ashie（1999

35、）采用数值模式研究了建筑物屋顶）采用数值模式研究了建筑物屋顶 或墙面绿化效应，大约可降低气温或墙面绿化效应，大约可降低气温0.41.3，可节，可节 约空调能源约空调能源325%，Urano（1999）采用中尺度模式）采用中尺度模式 研究了建筑物布局及建筑物高度对城市热力环境的研究了建筑物布局及建筑物高度对城市热力环境的 影响。佟华等（影响。佟华等（2003）采用北京大学三维复杂地形）采用北京大学三维复杂地形 中尺度模式分析了城市规划对大气环境及空气质量中尺度模式分析了城市规划对大气环境及空气质量 的影响，并考察了绿化对城市热力环境改善的效应。的影响，并考察了绿化对城市热力环境改善的效应。 Th

36、e End Thank you 一、关于地球系统一、关于地球系统 二、全球大城市分布二、全球大城市分布 三、城市下垫面组成及描述三、城市下垫面组成及描述 四、城市生态系统四、城市生态系统“印痕印痕”（Footprint） 广州，搜狗 lTowns and cities are the most densely populated areas on Earth and will continue to be the artificial landscapes most widely used by the greater part of the Earths population in the

37、future. In 2030 more than 60% of humans will live in cities. lChanges in urban conditions have often caused deterioration in environmental quality and may result in damage to the health of city-dwellers. lThe differences between the climate of a city and the climate of its surroundings are referred

38、to as the “urban climate”. The most important features of urban climate include higher air and surface temperatures, changes in radiation balances, lower humidity, and restricted atmospheric exchange that causes accumulations of pollutants from a variety of sources. lAlthough these changes mainly af

39、fect local or regional conditions, persistent substances released into the atmosphere may also affect larger areas or even the global climate. Causes of Urban Climate The four main causes of urban climate, which result from different uses of built-up areas, are: l replacement of natural soil by seal

40、ed surfaces, mostly artificial and having a strong 3-D structure; l reduction of the surface area covered by vegetation; l reduction of long-wave emission of the surface by street canyons and l release of gaseous, solid and liquid atmospheric pollutants, and waste heat. The thermal behaviour of seal

41、ed surfaces is largely determined by the density, heat capacity, thermal conductivity, thermal diffusivity and thermal admittance of the materials used 10-6 The 3-D relief of cities multiplies effective surface area. The aerodynamic properties of surfaces can be characterized by the roughness length

42、 (z0) and the zero plane displacement (d0), which together measure the unevenness of a surface with respect to the surfaces effects on the horizontal and vertical wind vectors. Urban Boundary Layer Compared with the surrounding countryside, the radiation and heat balances of an urban area are subjec

43、t to a wide variety of effects. These are caused by gaseous, particulate and liquid air pollutants,which reflect, scatter and absorb radiation, and the type, structure, use and exposure of urban surfaces. The short and long-wave albedo long wave emission, effective radiation and thermal behaviour of

44、 the surface are determined by the composition of the urban atmosphere and the citys surface conditions. During low advection conditions without precipitation, the radiation and heat balance of the ground/air boundary layer is: The urban atmospheric moisture environment depends on the water balance

45、of the urban area: lPrecipitation patterns are odd in urban areas - most rain falls on the lee side of the city, due to the urban heat island effect, the urban emission of particles which become condensation nuclei and, the higher roughness length which causes rain not to fall vertically. lRelative

46、humidity is affected by the pattern of rainfall. During the day it will be lower in the city than in the surroundings because of higher runoff, sealed surfaces and loss of vegetation. But at night the city can be more humid because of higher temperatures and less dew-fall than in the countryside . l

47、In former days towns and conurbations in industrialized countries had more fog days than did their surroundings. But the number of foggy days is decreasing, due to cleaner air and a stronger urban heat island effect caused by a decrease in the percentage of natural surfaces within the cities. Air an

48、d surface temperatures in cities are normally higher than in the surrounding areas. Urban excess heating is the result of the different importance of the various factors in the energy balance and air movement in cities and surrounding areas. The severity of excess heating, known as the Urban Heat Is

49、land Intensity (UHII), is normally expressed in terms of the horizontal temperature difference (tu-r) between the city (u) and the surrounding area (r). lUrban air quality is mainly determined by road traffic, industry, power and heating plants and households. The most important pollutants in urban

50、atmospheres include NO, NO2, CO, NMVOC (Non-Methane Volatile Organic Compounds), O3, SO2, dust and soot. lMost air quality problems are caused by SO2, NO2 and SST/PM 10. In western industrialised countries classical air pollutants such as SO2 are no longer a serious problem in most areas. The footpr