城市气象学课件：01城市气候.ppt

The EndThank you * 如今满朝新贵，像盛开的桃花一样红火，都是我刘郎被赶出长安以后，爬上来的。因这首诗，他又被贬到连州。一贬又是十四年，等他五十七岁再回到长安时，玄都观里的桃花已荡然无存，只剩下一片乱草。这老先生不怕惹祸，又写了一首《再游都观》： 百亩庭中半是苔，桃花开尽菜花开。种桃道士归何处？前度刘郎今又来。 这等于说，满朝新贵，曾经像盛开的桃花一样鲜艳，如今又都默无声息了，可是我这个当年被赶走的刘郎，今天又回到这里，不仅如此，他还在小序中声言要“以俟后游”，就是说他以后还要来，看看这玄都观还会变成个什么样子 例子：城市气候研究 HONG KONG 研究方向 通量观测研究，如：CO2 降雨研究 热力环境研究 风场研究，建筑布局和风场关系 城市大气污染研究 气候资源利用研究，风能、太阳能 灾害防御研究，高温、大风、雷电、暴雨、火灾、污染、雾、灰霾。。。 城市气候研究方法主要包括：外场观测、物理模拟和数值计算。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，前提是必须经过外场观测或者实验验证。 城市气候研究方法 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，其中地面监测站只能进行近地面的监测，而气象观测塔（如中科院大气所325m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。低空探空可以得到地面至2000m高度的气象资料，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，Pearlmutter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。Pfeffer(1995) 采用NO2、CO、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污染物浓度的影响。 物理模拟 物理模拟的实验装置有风洞和水槽，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究，同时也可以对数值模式的精确性进行检验 。Farell（1999）用风洞试验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染物扩散特征。Kastner(1999) 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。 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，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 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设计需要考虑的重要问题，如阿根廷首都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，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。另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，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。 城市气候主要研究成果 城市“六岛”效应 城市风场 街谷环流及大气环境 局地气候改善 六岛之－－热岛 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面： （1）特殊下垫面性质：城市下垫面的建筑物和