1、城市微气候环境效应特征摘要：随着城市化的发展，城市对于区域气候的影响越来越大。因此相对于大背景气候产生了城市特有的城市微气候。城市对气候的影响也称为城市气候效应。文章介绍了城市影响气候的主要因素，然后通过城市微气候气候的主要要素，城市气温、城市湿度、城市风环境、城市太阳辐射几个方面分别分析各城市微气候效应的特征。 关键词：微气候；城市气候；气候效应 Abstract: with the development of city, city more influences on regional climate and. Therefore, relative to the background
2、of climate had a city unique city microclimate. Citys impact on climate is also known as the city climate effect. This paper introduces the main factors that influence the climate of the city, and then through the city by the main elements of climate, the characteristics of temperature, humidity, ci
3、ty city city city wind environment, solar radiation are analyzed the city microclimate effect. Keywords: micro climate city; climate; climatic effect 中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 微气候是指一个小空间范围内，与周边的大环境气候有差异的现象。因此，研究微气候的主要目标就是研究这个差异，包括差异的大小，差异的原因，差异的控制等方面。对于微气候所研究的范围是可大可小，对于建筑领域研究的主要是从大到城市
4、，小到庭院范围的微气候。 城市是人类聚居发展的高级产物，随着城市的不断发展，城市对气候的影响作用越来越大，形成了独特的城市气候特征。城市气候与其周边地区的气候差异主要体现在空气温度、空气湿度、风速、太阳辐射、大气环境等方面。影响城市冠层内气候条件的主要因素分三个方面：其一，是城市下垫面状况的影响。下垫面材质与形状的改变影响对太阳辐射的吸收与反射，城市的布局对空气流动产生了影响。地面植物与水环境的改变也直接影响了空气的湿度。其二，是人类生活影响。城市内的交通、生产、照明、采暖及家庭生活都产生了大量的直接热量排放到城市的空气中。其三，是大气状况的影响。城市空气的污染与尘埃直接影响到了城市的太阳辐射
5、、降雨与空气质量等。 1. 城市气温 城市对于城市气候中空气温度的影响较为明显。1833 年，英国化学家 Lake Howard 在对伦敦城区和郊区的气温进行同时间的对比观测后，首次发现了城区气温比其四周郊区气温高的现象1。这是人类首次观测到这一城市气候现象，开启了对这一城市气候特征的研究。1958 年Manley 首次将这一城市气温高于郊区的现象称为我们所熟知的城市热岛2。现在全世界几乎所有城市都存在着城市热岛效应，甚至只有 1000人的小镇也存在着热岛效应3。 热岛效应随着城市化的发展呈现不断增强的趋势。中科院大气物理研究所的刘熙明分析了 19942003 年的北京气象资料，发现北京市夏季
6、存在明显的不断加强的城市热岛现象4。而对天津市的热岛效应的研究发现，天津市的热岛强度随着城市化的发展呈现每十年 0.11 的上升，且热岛效应的空间分布上与城市建成区相一致5。在对西北地区省会城市气象资料的研究中发现，西安、兰州、银川、乌鲁木齐均呈现出热岛效应增加的趋势6。在实际的观测中，热岛强度最大值为：德国柏林13.0、加拿大温哥华 11、中国北京 9、美国亚特兰大 12、美国纽约 8.0 中国广州 7.2、中国上海 7.47。 城市热岛效应对气温的影响特征主要分为两个方面。时间分布：热岛强度随时间的变化主要分为两种，即日变化和年变化。在晴朗无风的天气下，日变化表现为夜间热岛强度高，白天热岛
7、强度低，部分城市甚至观测到了夏季白天正午城市气温低于郊区的冷岛现象8。 ；年变化表现为秋冬季强，夏季弱。城市热岛强度不但有周期性变化，而且还有明显的非周期性变化。引起热岛强度非周期性变化的原因主要与当时的风速、云量、天气形势和低空气温直减率有关，主要表现为风速越大，云量越多，天气形势越不稳定，低空气温直减率越大，热岛强度就越小，甚至不存在热岛，反之热岛强度就越大。空间分布：由于城市的尺度的非常大，城市内状况非常复杂，因此各区域地点的气温也存在着较大的差异。主要表现为，硬质铺地、建筑密度高、人口密度大的区域热岛强度高；绿化水景多的区域热岛强度低。 2. 城市湿度 城市对于城市气候中，湿度的影响主
8、要表现为在年平均湿度上市区的空气湿度小于郊区，存在城市干岛的现象。在某些地区日波动的夜间，也可能出现市区相对湿度高于郊区的现象，表现为城市湿岛现象。但是城市对湿度的影响并没有温度那么明显，程度较弱。由于城市热岛现象产生的城市气温高于郊区，城市的相对湿度也是普遍低于郊区。北京的夏季城市相对湿度比郊区最大低 10%，且城市的相对湿度随着城市化发展不断降低4。随着天津城市的发展，城市相对湿度呈现每十年降低 1.11%的趋势5。对昆明市城市气候的研究显示昆明也存在较强的干岛现象，市区比郊区低 9%，且昆明的夜间出现了湿岛现象8。对于绝对湿度变化的研究也显示城市干岛现象的产生。对西安城市冬季空气湿度的实
9、测显示西安冬季存在“干岛”现象，白天的干岛强度约为 0.3(g/kg干空气),夜间则为 0.40.5(g/kg干空气)9。对南京与周边 12 个气象站点的19612005 年城市相对湿度与水蒸汽压力数据进行的研究表明，南京存在明显的城市干岛的效应，且干岛强度随着城市规模的发展而增强10。 城市干岛效应的产生原因有很多，主要是城市建筑、路面等多为不透水层，并多具有良好的排水系统，降雨后雨水很快流失，地面比较干燥，蒸发量少；植物覆盖面积小，水体景观也较郊区少，其自然蒸发和蒸腾量比较小；下垫面粗糙度大，在白天空气层结较不稳定，其机械湍流和热力湍流都比较强，通过湍流向上输送的水汽量较多。 城市干岛效应
10、的时间分布特征主要是：北方城市夏季干岛效应弱而冬季干岛效应强，其主要是受到城市热岛的影响；南方地区雨季干岛效应弱而干季干岛效应强，主要是受到降雨量的影响。北方在日变化上，白天干岛效应较夜晚弱；由于湿度大，夜间郊区会出现结露，南方在白天干岛效应强于夜晚，夜晚甚至会出现湿岛效应。 3. 城市风环境 城市对城市气候中风速的影响较为复杂。从宏观上讲，由于城市的建筑物阻挡，增加了地表层的摩擦力，城市风速在近地处要小于郊区。但是在城市所在地区大背景气候风速较低时，由于城市的热岛气候效应，会产生城市与郊区之间的热岛环流。热岛环流的垂直范围约为100300m，它随着城市覆盖层的高度的增加而增高11。当区域气候
11、风速小于 2m/s 时，城市风环境主要受到热岛环流的影响12。 4. 城市太阳辐射 城市对城市区域太阳辐射的影响较为明显。由于城市空气状况的不断恶化，城市大气的能见度不断降低，对太阳辐射产生了明显的阻碍；城市高楼的不断发展，对太阳辐射产生了遮挡作用；城市热岛效应所产生的热岛环流对于城市低云的形成也有着促进的作用。因此城市太阳辐射的总辐射量呈现出明显减小的趋势。但是城市的散射辐射量反而有所增加。 5总结 随着城市化的发展，城市规模的不断扩大，城市对于气候的影响也越来越大。城市对于空气温度的影响特征为城市的热岛效应，并且城市热岛效应正在不断的增强。城市对于空气湿度的影响特征表现为城市干岛效应，但是
12、也有少数地区表现为城市湿岛效应。城市对于风速的影响表现为在大气候风速较高时，城市建筑降低了风速；但是在大气候风速较低时，城市内会应为热岛效应而产生热岛环流。城市对于太阳辐射的影响表现为城市下垫面所接受到的太阳总辐射会降低，而城市的散射辐射量有所增加。 参考文献： HOWARD L. Climate of London Deduced from Metrological Observations(Vol. 1) M. 3rd edition. London: Harvey and Dorton Press,1833: 348. MNALEY G. On the frequency of snow
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