第三章 城市风场效应及城市灾害4-5.pptVIP

城市生态环境学 2006.09.27-28 主讲教师：邹宽生 联系电话：3842567(h) 电子信箱：zks3980@163.com 第三章 城市气候 城市化对城市气候的影响 城市热岛效应 城市大气水分效应 城市风场效应 城市主要气象灾害及防御 空气的水平运动称为风 风力可发电、可推动机械，风是输送污染物的媒介 风是人类生存的自然环境因子之一，又是人类可开发利用的自然条件和自然资源 在城市化过程中，人类通过城市规划、工业布局、建筑设计、环境保护等，有效的适应、利用和影响自然界的风场，使城市与其周围郊区的自然风场相比发生了显著的变化 城市里的风 现代城市总是与分布稠密的人口、兴旺发达的工商业、高耸密集的建筑群以及错综复杂的交通设施分不开的。人类在创造城市的同时，也创造了城市特定的环境和特定的气候（如噪音、热岛效应等）。作为环境气象因子之一的城市里的风，也有着许多不同于乡村和其他地方的特点。由于热岛效应的影响，城市中的空气受热上升，郊区较冷的空气流向城市，因此在城市和郊区之间就形成了一个小型的局地环流，由此产生的风称作城市地面风（也称作“乡村风”）。这种风一般出现在大范围的风系较弱的晴朗天气条件下，风速一般不会超过2m/s，风向则表现为城北为偏北风，城南为偏南风（以此类推）。这种地面风对城市污染空气的扩散是不利的，只有当大范围的风速达到3m/s以上时，才能破坏地面风的局地环流，从而减轻城市空气混浊程度。城市的下垫面是千差万别的，街道和建筑物之间由于受热不均，也会出现小范围的局地环流，由此产生的风称作城市街道风。街道风的风向和风速与向阳处和蔽荫处的温度差有关，具体变化是非常复杂的。城市中还有一种特殊的风叫“汽车风”，这是由于马路中线两侧连续驶过相反方向的车辆所形成。科研人员曾在静风之时，对广州市南北走向的人民南路（东侧车辆从南向北行驶，西侧则相反）进行过观测，结果发现：受车流影响，在3米高的测点上，除少数时间外，街道西侧盛行偏北风，东侧则盛行偏南风，这种“汽车风”当天出现了20多小时。城市除了能产生上述特殊的风场外，对“外来”的风也有两方面的影响。一方面，城市本身具有很好的防风作用，城市景观对空气运动是一个障碍，当出现大范围的风时，市区风速要比郊区小一点。另一方面，城市也能制造大风，因为城市中的街道之间和大楼之间，就像山区中的风口，顺风的街道或大楼之间，受”狭管效应”作用，风速将明显增加，如果一幢高楼底层有风道，则这个风道出口处的风速可大3倍。 一、城市化对风的影响 （一）城市的地面风 1、摩擦使城市风速减小，但有一临界风速值 　当盛行风大于临界风速时，摩擦作用突出，风速减小 　当盛行风小于临界风速时，热力、动力扰动作用突出，风速增大 2、城区内因受热不均而产生街道风 　街道风：城市建筑与街道之间因受热不均而产生的局部热力环流 3、城市峡谷效应产生“急流”－－盛行风与街道平行时 气流在两排高大建筑物之间的街道通过时，犹如在两座高山之间的峡谷之中，气流加速前进，称城市峡谷效应，使风速增大，达到一定程度称“急流”。　这是因为风速是随高度的升高而迅速增大的,当高空大风在高层建筑上部受阻而被迫急转直下时，也把高空大风的动量带了下来。 　 第四节 城市风场效应 4、建筑物的阻滞效应－－当气流与建筑物垂直时 　当盛行风遇到不能穿透的建筑物时，一部分上升，一部分下沉，还有一部分绕流，则产生的涡流阻碍污染物的扩散，产生的湍流使烟雾较低，加重污染等 5、城市风分布不均匀，时大时小阵性大，风向不定 　市区内风速的大小与街道的宽窄、走向、大范围的盛行风向有关 　城市里还有一种范围更小的风系，可以叫做“汽车风”。这是由于马路中央线两侧连续驶过相反方向高速车辆所造成。 第四节 城市风场效应 　（二）　城市热岛环流　 由于城市热岛效应，市区中心空气受热不断上升，四周郊区相对较冷的空气向城区辐合补充，而在城市热岛中心上升的空气又在一定高度向四周郊区辐散下沉以补偿郊区低空的空缺，这样就形成了一种局地环流，称为城市热岛环流。这种环流在静朗少云，背景风场极其微弱的静稳天气条件下，最为明显。应该指出虽然城市热岛效应夜间大于白天，但由于夜间郊区大气结稳定，有时还存在逆温层，因此上升气流层不强，而白天郊区大气层结本身不稳定，流入城市后，上升速度快，所以城市热岛环流白天比夜间强，而且夜间的郊区风具有阵性。 　　城市热岛中气流不断上升，从周围农村来的气流便不断流向城市补充。因为它们来自乡村，正像来自北方的风称为北风一样，这种城市热岛环流的地面部分被称为“乡村风”。亦称“城市风” 在晴朗夜间城市热岛环流模式 第四节 城市风场效应 二、城市低空风的垂直变化 1、城市湍流运动　与郊区相比，城市低层大气有着更为明显的湍流运动