城市气象学城市气象学Urban MeteorologyUrban Meteorologyl l王宝民王宝民l l南校地环大楼南校地环大楼B507B507l l：：13724159491, 8411306213724159491, 84113062l lEmailEmail：内内 容容l l一、绪论一、绪论l l二、城市生态系统二、城市生态系统l l三、城市大气污染三、城市大气污染l l四、城市能量通量四、城市能量通量l l五、城市热岛五、城市热岛l l六、城市风场六、城市风场l l七、城市水平衡、云与降雨七、城市水平衡、云与降雨l l八、城市碳循环八、城市碳循环l l九、城市气象观测九、城市气象观测l l十、城市气象灾害十、城市气象灾害l l十一、城市规划与气候十一、城市规划与气候教材及参考书（一）l lHelmut E. Landsberg, Helmut E. Landsberg, The Urban ClimateThe Urban Climate, 1981, , 1981, 电子书电子书l l周淑贞、束炯，周淑贞、束炯，城市气候学城市气候学，气象出版社，气象出版社，1994,1994,超星电子图书超星电子图书l l城市气候联合会网页，城市气候联合会网页，International Association International Association for Urban Climate, IAUC, for Urban Climate, IAUC, www.urban-climate.orgwww.urban-climate.org l l加拿大加拿大 University of British Columbia,University of British Columbia,Urban MeteorologyUrban Meteorology, , http:/www.geog.ubc.ca/courses/geog401/http:/www.geog.ubc.ca/courses/geog401/教材及参考书（二）教材及参考书（二）l lWeb of SCIWeb of SCIl lAtmospheric EnvironmentAtmospheric Environment (http:/ (http:/ lJournal of Applied Meteorology and ClimatologyJournal of Applied Meteorology and Climatology(http:/ lBoundary-Layer MeteorologyBoundary-Layer Meteorology(http:/ lTheoretical and Applied ClimatologyTheoretical and Applied Climatology(http:/ l International Journal of ClimatologyInternational Journal of Climatology(http:/ lEnergy and BuildingsEnergy and Buildings(http:/ lUrban EcosystemsUrban Ecosystems(http:/ l考查：考查：4040文献阅读报告文献阅读报告l l考试：考试：6060期末考试：开卷期末考试：开卷l la piece of cakea piece of cake！好消息！另有练习题一个：污染扩散模式编程及绘图。
可作可不作，作了就会有效益！文献阅读作业说明文献阅读作业说明阅读35篇文献，写出阅读报告文献自找、题目自定，可以是关于城市气象（候）及防灾减灾的任何内容，例如：大气污染、城市热岛、城市热岛环流、城市风场、污染与城市规划、数值模拟、城市气候资源利用、城市气象灾害等等本课程停课期末考试前交打印稿或发给我电子版，推荐后者文献阅读报告范例文献阅读报告范例污染与气象条件关系乔xx 0232310 xx摘要：随着经济的发展，城市污染越来越严重，大气污染是城市污染的一个重要方面在短期内空气污染物排放量变化不大的情况下，近地面空气污染物在大气中的稀释、迁移、扩散等过程主要受气象条件的制约风、层结稳定度、天气形势等都与近地面大气污染有密切关系关键词：大气污染 气象条件 城市气候 关系正文：一、气象条件与大气污染的关系1. 风、湍流与污染物的关系二、 大气污染对城市气候的影响 三、小结参考文献：1.孟小绒,王建鹏,林杨,邓小丽，气象条件与西安污染物的关系及预报方法，陕西气象，2001，6，23-262.张伯寅,李长令,桑建国, 层结大气中烟气扩散的实验和数值模拟, 大气科学, 1999, 23(01), 19-24 .。
人类活动对气候的影响可分为两类：一是无意识的影响，即在人类活动中对气候产生的副作用；二是为达到某种目的，采取一定措施，有意识改变气候条件周淑贞，城市气候学 城市气候定义：在区域气候背景上，经城市化后，在城市特殊下垫面和城市人类活动的影响下（主要是无意识的）而形成的一种局地气候 城市化地区的特点：非农业人口高密度聚集、高强度经济活动区、特殊下垫面城市气候影响因子:地理纬度、太阳辐射、大气环流、海陆位置、地形地貌人类活动影响：太阳辐射、热力作用、空气质量、动力学等 研究简史研究简史 最早人们凭直观感觉认识到城市气候的一个显著特点是空气混浊、多烟多尘唐代诗人刘禹锡玄都观桃花中写道：“紫陌红尘扑（拂）面来，无人不道看花回；玄都观里桃千树，尽是刘郎去后栽形容长安城街市繁华，飞尘扑面在外国古代文献中关于城市空气污染的记载亦很多，例如 Horacer 在公元前24年就在诗歌中描写古罗马城中烟尘蔽日的景象我国的重庆和英国的伦效都是远近驰名的“雾都”蜀犬吠日，吠所怪也”形容重庆冬季多浓雾蔽天，偶逢日出，犬都会因奇怪而吠叫伦敦英国皇族自然科学家John Evelyn在1661年曾大声疾呼，反对在伦敦城以大量劣质煤作为燃料。
他再三阐明烧煤是导致伦敦多雾的重要原因对城市气候系统地研究始自19世纪初期英国的Luke Howard (1818),他是一位化学家和业余气象学者,曾对伦敦市内和郊区的气象记录进行对比分析,从大量的观测资料中总结出伦敦城市气候的特点,并出版巨著伦敦气候20世纪30年代以前，关于城市气候的研究以描述城市气候的特征和现象为主，很少阐述分析产生这些现象的原因，而在30年代以后，城市气候的研究有了迅速的发展如Kratzer (1956) 在修订再版的城市气候一书中增添了大量内容，是世界上第一部通论性的城市气候专著，在城市气候研究史上具有承上启下的重要作用80年代之后，又有两部通论性的城市气候专著问世，第一是Landsberg (1981)的城市气候，该著作对世界特别是发达国家城市气候研究工作进行总结，系统分析了城市和郊区气候的差异及其形成原因第二是周淑贞和束炯（1994）合写的城市气候学，该书不仅从理论上阐明城市气候的特征和形成过程，同时对城市气候与城市规划建设的关系进行了探讨，对推动我国城市气候的研究起到了积极的促进作用关于城市气候研究的尺度关于城市气候研究的尺度n n介绍介绍Murakami Murakami 的一篇文章的一篇文章Computational Fluid Dynamics对比 Oke 的划分方法几个概念几个概念城市边界层（Urban Boundary Layer, UBL）：在中纬度地区， 晴朗天气，其高度大约1000m1500m，夜晚约200250m。
城市冠层（Urban Canopy Layer, UCL）：建筑物平均高度之下的大气，1987年由Oke首次提出这个概念城市尾羽层（Urban Plume, UP）：城市对大气边界层的下风方向影响的范围，可及30km，最大可达100km当出现区域微风或者静风时，UP消逝，出现热岛环流，此时的城市大气边界层呈现出穹隆式的形状，称作城市尘盖（Urban Dome）城市气候学的研究范围包括了UBL、UCL、UP DOMEDOMEn n塵罩塵罩Dust Dome / Dust Dome / 污染罩污染罩 Pollution DomePollution Dome塵罩Dust Dome / 污染罩 Pollution Dome逆溫冷冷IAUCIAUCn nI INTERNATIONALNTERNATIONAL A ASSOCIATIONSSOCIATION FORFOR U URBANRBAN C CLIMATELIMATEn nWeb site: Web site: www.urban-climate.orgwww.urban-climate.org Logo首届Luke Howard 奖获得者 Tim OkeTim OkeTim Oke例子：城市气候研究例子：城市气候研究HONG KONGHONG KONG研究方向研究方向n n通量观测研究，如：通量观测研究，如：COCO2 2n n降雨研究降雨研究n n热力环境研究热力环境研究n n风场研究，建筑布局和风场关系风场研究，建筑布局和风场关系n n城市大气污染研究城市大气污染研究n n气候资源利用研究，风能、太阳能气候资源利用研究，风能、太阳能n n灾害防御研究，高温、大风、雷电、暴雨、火灾灾害防御研究，高温、大风、雷电、暴雨、火灾、污染、雾、灰霾。
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。