城市环境气象学韩玮2012年2月课程介绍课程性质：选修课理论讲授：32学时参考书：周淑贞等周淑贞等, ,城市气候学城市气候学, , 气象出版社气象出版社, 1994, 1994周淑贞等周淑贞等, ,气象学与气候学气象学与气候学, , 高等教育出版社高等教育出版社, 1997, 1997徐祥德等城市环境气象学引论（第一版）北京：气象徐祥德等城市环境气象学引论（第一版）北京：气象出版社，出版社，20022002课程介绍考核方式平时成绩（30%）期末考试（70%）课程介绍课程目标：掌握城市各气象要素与周围郊区相应要素特征的差异；掌握城市各气象要素与周围郊区相应要素特征的差异；掌握城市各气象要素与周围郊区相应要素特征的差异；掌握城市各气象要素与周围郊区相应要素特征的差异；明确城市气候产生的原因；明确城市气候产生的原因；明确城市气候产生的原因；明确城市气候产生的原因；掌握城市气象各要素特征对人类生活有利和不利的影响；掌握城市气象各要素特征对人类生活有利和不利的影响；掌握城市气象各要素特征对人类生活有利和不利的影响；掌握城市气象各要素特征对人类生活有利和不利的影响；了解如何改善城市气候环境的方法和途径。
了解如何改善城市气候环境的方法和途径了解如何改善城市气候环境的方法和途径了解如何改善城市气候环境的方法和途径课程介绍主要内容1.绪论2.城市大气3.城市日照与辐射4.城市热量平衡与水分平衡5.城市热岛6.城市风场7.城市湿度、雾与水平能见度8.城市云与降水第一章 绪论1.城市发展面临的环境恶化问题 2.城市气象学的概念3.城市气象特点、成因、研究对象和任务4.城市气象学的发展简史和新动向5.城市气象学研究方法为什么要学习城市环境气学？为什么要学习城市环境气学？1.1城市发展面临的环境恶化问题对城市气候有哪些直观感觉？对城市气候有哪些直观感觉？（1）空气混浊、多烟多尘土）空气混浊、多烟多尘土紫陌红尘扑面来-唐代刘禹锡用来形容长安街市繁华，飞尘扑面（2）城市多雾：重庆、伦敦）城市多雾：重庆、伦敦“蜀犬吠日，吠所怪也”重庆冬季多浓雾蔽天，偶逢日出，犬都因奇怪而吠叫3）城郊温差大）城郊温差大（1）人口问题）人口问题（2）空气污染加剧）空气污染加剧（3）水污染严重和水资源短缺）水污染严重和水资源短缺（4）城市绿地覆盖率低）城市绿地覆盖率低（5）城市基础设施建设欠帐多，排水设施落）城市基础设施建设欠帐多，排水设施落后后（6）大量耕地被占用）大量耕地被占用（7）城市通风廊道欠缺，热岛效应严重）城市通风廊道欠缺，热岛效应严重1.1城市发展面临的环境恶化问题1.1城市发展面临的环境恶化问题1.1.2空气污染加剧空气污染加剧长期以来，我国的能源结构以煤能源结构以煤为主，产生了大量的烟尘、二氧化硫烟尘、二氧化硫等污染物，导致严重的煤烟型大气污染；煤烟型大气污染；迅速的城市化伴随机动车保有量的快速增长机动车保有量的快速增长，在一些大、中城市出现了严重的机动车尾气污染严重的机动车尾气污染，形式严峻。
大气污染大气污染城市汽车城市汽车废气废气 霾 由于我国城市机动车辆的迅速增长，城市空气污染正由煤烟型污染向煤烟与机动车混合型污染转变，一些大中城市频繁出现灰霾天气机动车污染导致大中城市频繁出现灰霾天气 北京市通州区梨园地区某小区外的一片空地,每天都有数辆次机动三轮车前来倾倒垃圾,而每隔三两天便会就地焚烧一次,伴随着浓烟的是刺鼻的气味1、气候变暖、气候变暖由大气中二氧化碳浓度升高引发的温室效应，是对由大气中二氧化碳浓度升高引发的温室效应，是对全球气候的最主要影响全球气候的最主要影响2、平流层臭氧层变薄、平流层臭氧层变薄高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污染物使臭氧大量分解，引发的染物使臭氧大量分解，引发的“臭氧洞臭氧洞”问题，成为了全问题，成为了全球关注的焦点球关注的焦点3、陆地和海洋生物受到污染、陆地和海洋生物受到污染4、产生酸雨、产生酸雨大气污染产生的后果酸雨定义被大气中存在的酸性气体污染，PH5.6的雨水称为酸雨主要由煤、石油和天然气等化石燃料燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物等酸性气体，经过复杂的大气化学反应,被雨水吸收溶解而成酸雨的分布全球有三大全球有三大块酸雨地区：西块酸雨地区：西欧欧, , 北美和东南北美和东南亚。
我国长江以亚我国长江以南也存在连片的南也存在连片的酸雨区域酸雨区域酸雨的危害森林退化，湖泊酸化，鱼类死亡，水生生森林退化，湖泊酸化，鱼类死亡，水生生物种群减少，农田土壤酸化、贫脊，有毒重金物种群减少，农田土壤酸化、贫脊，有毒重金属污染增强，粮食、蔬菜、瓜果大面积减产，属污染增强，粮食、蔬菜、瓜果大面积减产，使建筑物和桥梁损坏，文物面目皆非使建筑物和桥梁损坏，文物面目皆非1.1城市发展面临的环境恶化问题1.1.3水污染严重和水资源短缺水污染严重和水资源短缺水资源短缺和水污染问题将成为我国城市在21世纪面临的最紧迫的环境问题水污染严重城市水污染主要由工厂排水和工厂排水和城市居民生活污水生活污水造成的，目前我国每日排放的废污水量约1亿多吨亿多吨，这些污水有80%未经处理未经处理直接排入水域，造成全国1/3以上河段以上河段受到污染；同时90%以上城市水域以上城市水域污染严重2000年时，乌鲁木齐柴窝堡湖还是水泊荡漾近年来，乌鲁木齐柴窝堡湖水位下降明显，不少水域裸露出来 北京市昌平区小汤山镇官牛坊 ， 这座垃圾场就在一条小河的边上，河水不可避免地遭受到垃圾的污染1.1城市发展面临的环境恶化问题1.1.4天然植被减少，城市绿地覆盖率低天然植被减少，城市绿地覆盖率低城市绿地对城市生态环境系统内的物质循环具有城市绿地对城市生态环境系统内的物质循环具有十分重要的意义。
但由于城市发展建设，自然环十分重要的意义但由于城市发展建设，自然环境中的植被被不断破坏，代之以境中的植被被不断破坏，代之以稠密的人口稠密的人口、建建筑物，城市绿地筑物，城市绿地的多种环境功能正在逐步丧失，的多种环境功能正在逐步丧失，已经成为尖锐的环境问题已经成为尖锐的环境问题1.1城市发展面临的环境恶化问题1.1.5城市基础设施建设缺失，排水设施落城市基础设施建设缺失，排水设施落后首先，我国目前有50%城市没有排水管网，城市污水处理率仅为5%左右1.1城市发展面临的环境恶化问题1.1.6大量耕地被占用大量耕地被占用1.1.7城市通风廊道没有，热岛效应严重城市通风廊道没有，热岛效应严重污染的气体不能及时排掉，热量散发缓慢，污染的气体不能及时排掉，热量散发缓慢，造成热岛效应造成热岛效应城市热岛热岛效应及其防治“热岛效应”是指城市气温比周围地区高的现象，即气温以城市为中心向郊区递减如果将高温区用红色描出，低温区用蓝色描出，城市就象汪洋大海中的孤岛，气象学上把这种现象称之为城市“热岛效应”热岛效应”形成原因：城市工业的高度集中城市人口密集“热岛效应”能引发人类许多疾病如消化系统疾病、神经系统损害、忧郁症及呼吸道疾病、皮肤病等。
防止和减轻“热岛效应”的方法：把建筑物表面涂上白色或换上浅颜色的材料，以减少吸收太阳辐射；在路边、花园和屋顶种花栽树，可使城市温度下降；将分散的热源集中控制，提高工业热源和能源的利用率，减少热量散失和释放什么是城市气象？什么是城市气象？1.城市气象学的概念城市气象学城市学环境科学气象学1.城市气象学的概念1.1 城市学和环境科学的概念1.2 有关气象学的概念1.3 城市气象城市学城市，具有一定人口规模、以非农业人口为主的居民点城市学，以城市总体为研究对象，探讨城市建设和发展中的各种宏观的、综合的战略问题的学科环境科学研究人类生存的环境质量及其保护与改善的科学环境科学研究的环境，是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体，包括自然环境和社会环境气象学定义：定义：气象学是把大气当作研究的客体，从定性和定气象学是把大气当作研究的客体，从定性和定量两方面来说明大气特征的学科，集中研究大量两方面来说明大气特征的学科，集中研究大气的天气情况和变化规律和对天气的预报气的天气情况和变化规律和对天气的预报1.1 有关气象学的概念天气与气候天气的概念：指一个地区短时间内大气指一个地区短时间内大气 的具体状态。
的具体状态 例如：三亚市某日的最高气温30C，最低气温20C ，午后有雷阵雨，这些都属于天气现象气候的概念：指一个地方多年的天气平均状况指一个地方多年的天气平均状况例如：在中国，东部地区7月较为闷热；北方地区1月和2月多严寒天气；某市年平均气温为25C，昆明四季如春，这些都属于气候现象l气候学（climatology）概念：某地气候在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间的相互作用下，某时段内（一般指30年以上）大量天气过程的综合 四个基本特征： （1）气候和天气关系密切，却是既有联系又有区别的二个不同概念 天气（weather）概念某地区，在某短时间内气象要素（气温、气压、湿度等）和天气现象（云、雨、雾等）的综合微观 （2）气候是长期天气状况的综合 天气过程短期过程 天气特征瞬息万变的不稳定特性 气候过程长期天气过程 气候特征相对稳定特性3）气候具有显著的区域性 外地气候规律不能完全适合于本地，而本地气候规律必须据本地气候资料并结合本地的地理环境来进行探索4）气候虽具一定稳定性，但仍有变化 如：南京春末初夏出现常规梅雨气侯，但有些年份 则出现无雨的空梅或雨量过多的梅雨现象气候的形成和变化气候的形成和变化 形成因子形成因子：A、太阳辐射、太阳辐射大气运动最根本的能源。
大气运动最根本的能源 B、地面状况、地面状况大气直接的热源和水源大气直接的热源和水源 C、大气环流、大气环流双重性质双重性质 D、人类活动、人类活动释放能量、改变地表特性释放能量、改变地表特性 太阳辐射太阳辐射大气环流大气环流气候气候地面状况地面状况人类活动人类活动1.2 城市气象城市气象的概念： 在区域气候背景下，经过城市化后，在大城市的特殊下垫面和城市中人类活动的影响下形成的一种局地气候思考题1.城市发展面临的环境恶化问题城市发展面临的环境恶化问题2.大气污染产生的后果大气污染产生的后果3.什么是酸雨？什么是酸雨？4.环境科学研究的环境包括哪些？环境科学研究的环境包括哪些？5.什么是城市气象？什么是城市气象？1.3 城市气象的特点、成因、研究对象和任务城市与郊区气象差异的比较城市与郊区气象差异的比较城市气象的特点城市气象的特点浑浊岛浑浊岛热岛热岛干岛干岛湿岛湿岛雨岛雨岛城城市市气气象象 主主要要特特征征城市气象的特点城市气象的特点城市气象的特点城市气象的特点马斯河谷事件马斯河谷事件 1930年12月的某天，比利时缪斯河谷地区数百位居民突然病倒，其中60人死亡多诺拉事件多诺拉事件 1948年10月末，美国1.4万人的工业小镇多诺拉一下子有6000多人患病，17人死亡。
伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件1952年12月5-8日，大雾笼罩伦敦城，死亡4000多人两个月后，又有陆续8000人丧生城市气象的特点城市气象的特点美国洛杉矶光化学烟油事件（光化学反应形成二次美国洛杉矶光化学烟油事件（光化学反应形成二次污染物）污染物） 洛杉矶是美国的工业城市，洛杉矶是美国的工业城市，1952年洛杉矶有年洛杉矶有250多万辆汽车，这些汽车排放大量的多万辆汽车，这些汽车排放大量的氮氧化物、氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳碳氢化合物和一氧化碳由于阳光强烈，汽车排放由于阳光强烈，汽车排放的尾气引起的尾气引起以臭氧为主的光化学烟雾以臭氧为主的光化学烟雾，使，使数百人死数百人死亡，植物大面积受害亡，植物大面积受害日本四日市事件（大气污染）日本四日市事件（大气污染） 1955年日本四日市建成第一座炼油厂，年日本四日市建成第一座炼油厂，1961年因当地年因当地工厂废气排放工厂废气排放，造成，造成哮喘病大流行哮喘病大流行，到，到1972年为止，患者。