城市气候学　全套教案.doc

教 案 2009 ～20 10 学年第 1 学期 课 程 名 称： 城市气候学 课 程 代 码： 学院、专业、年级： 资环 地教 06级 任 课 教 师： 教师所在单位： 资环学院 湖南师范大学 目 录 第一章 绪论 第二章 城市的云量、日照和辐射 第三章 城市能量平衡与水分平衡 第四章 城市热岛 第五章 城市的风场 第六章 城市的湿度、雾、降水和能见度 第七章 城市气候灾害的防治和局地气候的改善 第八章 环境气象和特种天气预报 第一章 绪论 一、城市气候学研究的对象和任务 1、城市气候形成的重要因素 1）与乡村截然不同的人为主体下垫面 2）消耗大量的能源和“三废”排放量 3）产生大量的人为热 2、城市大气分层 （1）有风 1）城市覆盖层 范围：建筑物顶以下至地面，又可细分： 城市街道狭谷气候 住宅区气候 商业区气候 工业区气候等 特点：区域范围小，属小气候。各气家要素横向和纵向变化极大 2）城市边界层： 范围：建筑层顶向上至积云中部 特点：湍流混合作用显著，是城市大气与外界进行物质与能量交换的作用地 3）市尾烟气层（又称城市尾羽） 范围：城市下风方，乡村边界层和积云中部高度（城市边界层）之间 特点：对城市下风方覆盖区域的气候有较明显的影响 4）乡村边界层 范围：城市气候与乡村气候的分界面，一般从地面往上倾斜 （2）区域静风： 形成穹窿形尘盖，城市尾羽不存在。 （3）城市大气高度： 上限不同天气条件、不同的城市规模和性质高度不一 一般 白天高、夜晚低；晴天高、阴天低。受区域气象系统影响明显 白天一般500m左右，高可达1000、1500m，夜晚一般为200~250m，尘盖顶在100~200m之间。 （4）研究对象： 城市气候学的研究对象为上述三层。 （5）定义： 城市气候学：指在区域气候的背景下，在城市及其周围所形成的特殊局地气候。 二、城市气候学的研究任务 1、城市气候学的观测 1）城市覆盖层内部小气候观测 设点时应考虑不同性质下垫面，不同功能区，不同走向，不同高宽比的“城市街道狭谷”等。 2）城市。近郊和远郊乡村近地层对比观测 选择有典型意义的天气（无云、无风或微风）有代表意义的测点进行同步观测。 3）城市和郊区较大范围的三度空间观测 应用地面观测、低空探空系统（GZW低空探空系统、无线电探空仪59型）二次雷正（地面雷区设备追踪带无线电信号回答器上升的气球类测风）平衡气球（无举力气球浮力和重力严格保持平衡）双向测风仪（能测出X、Y、Z三个分量）在城市和附近郊区选择适当的东西向和南北向的测点进行同步三度空间的观测。 4）城市和附近郊区下垫面特征观测 直接观测，或用卫片和航片判读，以了解其反射率、温度、植被和水分可用量等特征。 2、分析城市气候各要素的特征及其相互关联性 揭示其周期性和非周期性的变化和地区差异，研究其相互制约和关联性。 3、研究城市气候形成的原因和过程 特别是人类活动如何影响城市的气候 4、研究并建立城市大气覆盖层和边界层的数学模式 模拟其风场、温度场、湿度场等要素变化的物理过程和污染物的扩散规律。 5、探讨改善城市气候的途径 如何应用城市气候的变化规律，采取必要可行的措施，改善城市气候条件 6、进行城市气候应用领域的研究 特种天气预报、城市规划、城市环境保护、城市建设的气候评估等 三、城市气候学的研究方法： 目的——充分资料——研究 一般方法 1、历史比较法 适应于城市化发展快的城市，对比多年气候资料，分析其气候变化情况。 分析时需注意两点 A、资料最好来自同一气象站，或前后两站环境相差不大。 B、必须考虑大区域气候变化所引起的自然气候变化，即滤掉气候自然变化的因素。 2、周末和工作日对比法 欧美体假日基本全休，而我国不一样，基本不存在这一特征 在欧美，热岛、污染浓度等城市气候效应一般工作日比周末高。 3、城郊对比法 城市气象观测资料与郊区气象观测资料对比， 对比时须注意以下三点： A、测站选址城、郊应具有相似性。 B、注意时间的同步性和使用仪器的一致性 C、郊区不同方位上都应设测站 4、城市内部不同性质下垫面对比法 根据具体情况按功能区、土地利用类型、建筑密度、植被覆盖度等的差异进行分类设置长、中、短结合的观测点。 5、大、小尺度因素相结合方法 大尺度的控制作用——风 大尺度平稳——则局地因素起主要作用——从而从气温、湿度、云量和降水等气象要素方面表现出差异较大的局地特征。 应探讨在各种天气形式下，城市和郊区天气与气候的差异。 6、模拟试验法 城市模型——风洞试验（带烟气流