城市环境气象学第二章城市的日照与辐射.ppt

2012-02-22 第二章 城市的日照与辐射 教学要求 了解 城市日照的特点、影响因素、辐射平衡等 掌握 城市中实际日照条件的分析方法、地表辐射收支特征、城市能量平衡特征 2.1 城市的日照特点 （1）城市开旷地区与同纬度同季节的平原郊区相比，其日照时数和日照百分率均小于郊区； （2）城市内部日照的局地差异性远比平坦开阔的郊区大。 2.1 城市的日照特点 2.1.1 城市日照时数和日照百分率小于郊区 原因： （1） 大气污染物多,云雾多, 透明度小; （2） 热岛效应所引起的对流云经常出现 对流云是由于热力原因或动力原因在不稳定的大气层内产生对流所形成的积状云。热力对流形成的云体孤立分散，具有明显的日变化；动力对流形成的云体往往成长条状分布，一天中任何时刻均可出现。 2.1 城市的日照特点 2.1.2 城市内部日照的地区差异明显 城市覆盖层内部日照的地区差异十分复杂，除受纬度、季节、云量、大气污染物浓度等因素的影响外，还要受到街道两侧建筑物间相互遮蔽的影响。 主要取决于街道走向, 及建筑群高度与街道宽度之比: H/L（街道的狭窄度指数N） 2.3 城市的辐射收支 2.3 城市的辐射收支 （2）太阳总辐射 是地球表面某一观测点水平面上接收太阳的直射辐射与太阳散射辐射的总和。晴天为直射辐射为主，散射约占总辐射的15%，阴天或太阳被云遮挡时只有散射辐射。 波长：0.15～4μm。波长较短的紫外光区、波长较长的红外光区、介于二者之间的可见光区。 能量：主要分布在可见光区和红外区，前者占50％，后者占43％，紫外区占7％。 2.3 城市的辐射收支 （4）地-气系统的显热交换和潜热交换 鲍文比 复 习 题 城市日照特点及原因 城市建筑对日照的要求及日照间距的确定 地表辐射平衡方程及各项的变化特征 人为热的影响因素及特点 城市能量平衡方程及特点 地-气系统显热交换和潜热交换的特点与原因 城市与郊区热量平衡的变化特点 彭江良； 吴息； 江志红； 刘红年. 南京冬季城、郊下垫面能量平衡特征分析[J].气象科学，2008，28(1):21-29. （2）城市中的人为热（QF） * 固定源热：人类生产，生活燃料燃烧产生。为主 移动源热：汽车、摩托车等排放的热量。其次 新陈代谢热:很小；一般可忽略 （2）城市中的人为热（QF） 影响因素： 纬度、取暖等生活热愈多 城市规模 人口密度 人均能耗水平 城市性质 区域气候条件等 * （2）城市中的人为热（QF） 季变和日变 季变：一般是夏少、冬多（见表4.2） 日变：8时、17-18时两个高峰。 * （3）城市下垫面贮热量（△QS） 指白天城市下垫面吸收太阳辐射，向下传输贮存下垫面内部的热量和夜晚地表冷却，向上输送的热量变化。 其大小决定于: ①组成下垫面物质的传热能力和蓄热能力； ②城市的组成特征（密度，几何形状，构筑方式等） * （3）城市下垫面贮热量（△QS） 特征: 城市△QS比郊区大 原因：（1）城市下垫面导热率（λ）比郊区大3倍 （2）城市下垫面蓄热能力（热容量C）比郊区大1/3倍 （3）建筑群贮热多 建筑群密集，白天太阳辐射下，吸热面和贮热面较多，而郊区土壤表面则为植被和枯枝落叶层所覆盖，其贮存的热量较少 （4）夜晚减热较慢 * （4）地-气系统的显热交换和潜热交换 显热 对固态、液态或气态的物质加热，只要它的形态不变，则热量加进去后，物质的温度就升高，加进热量的多少在温度上能显示出来，即不改变物质的形态而引起其温度变化的热量称为显热。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。（如将水从20℃升高到80 ℃ 所吸收的热量，就叫显热。） * （4）地-气系统的显热交换和潜热交换 湍流交换 当地球表面在小范围内轻微受热不均或空气流经粗糙的下垫面时，常常造成小规模的、不太强的、无规则的空气运动，称为乱流，也叫湍流。 湍流能使空气在各个方向上得到充分混合，也使热量得到交换。这种热量交换方式称为～。 湍流的规模虽然较小，也不旺盛，而且一般只发生在离地约1km以下的气层内，但是，它出现得经常而又普遍，因此是地面与空气及低层大气之间热量交换的重要方式。 * （4）地-气系统的显热交换和潜热交换 潜热交换 地球表面的水分在蒸发（升华）时，要吸收下垫面的热量，并把这部分热量潜藏在蒸发（升华）出的水汽中，称为潜热。 当水汽在空气中受冷而凝结（凝华）时