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生态环境工程学院贾学荣1200602033论文名称：观测城市化对气象因素的影响分析学院：生态环境工程学院专业、班级：2012级环境科学学生姓名:贾学荣学号:1200602033二○一五年四月二十二日生态环境工程学院贾学荣1200602033观测城市化对气象因素的影响分析贾学荣（青海大学生态环境工程学院12级环境科学1200602033）摘要：城市规模的扩大造成城市气候效应不断增强，为探讨城市化引起的土地利用变化对上海近地面气象要素的影响，用气候平均值和世界气象组织（WMO）推荐的气候异常度指标，观测环境城市化后的气候条件，制定了定量评价模式。根据相关资料评估旱涝等级、气温、日照时数异常度变化趋势等，可以确定逐年旱涝等级、气温、日照时数异常度标准。上述这些变化趋势除气候周期变化的因素外,观测环境城市化、人文活动的影响不应低估。受城市化影响,年日照时数的指数变化呈逐渐减少的趋势。城市污染物的增加是年日照时数逐渐减少的主要因素。关键字：城市化旱涝气温日照异常度TheobservationandanalysisofinfluenceofmeteorologicalfactorsonCityJIAXue-rong(QinghaiUniversityEcologicalandEnvironmentalEngineeringCollegeEnvironmentalScience1200602033）Abstract:theenlargementofthescaleofcitybycityclimateeffectincreasesceaselessly,inordertoinvestigatetheinfluencecausedbythechangeoflanduseinShanghaicityofweatherelementsnearthegroundsurface,withtheclimaticmeanvalueandtheWorldMeteorologicalOrganization(WMO)recommendedbytheabnormaldegreeofclimateobservationenvironment,cityofclimaticconditions,developedaquantitativeevaluationmodel.Evaluationofdroughtandfloodlevel,temperature,sunshinehoursanomalytrendaccordingtotherelevantinformation,canbedeterminedbydroughtandfloodlevel,temperature,sunshinehoursandabnormaldegreestandard.Thechangetrendofclimaticperiodicchangesinthefactorsaffectingtheobservationenvironment,city,humanactivitiesshouldnotbeunderestimated.Bytheinfluenceofcity,theindexchangesofannualsunshinedurationdecreasesgradually.Theincreaseofpollutantsinthecityisthemainfactortograduallyreducethenumberofannualsunshinetime.Keywords:cityofsunshineandtemperatureanomaly生态环境工程学院贾学荣12006020331.引言城市发展造成下垫面性质变化，改变地—气间的物质、能量交换，对局地天气和气候产生影响，引发区域气象与环境问题。研究城市下垫面对局地平均气象条件的影响可以为开展科学合理的城市规划工作提供依据。近年来，众多学者对此进行了研究[3]。城市建筑群布局及其周边山体、水体或其它大地形对大气环境动力扩散的影响效应是形成某些城市环境气候特征的重要背景。城市化的发展使密集建筑群、街区道路、高架桥等取代了自然地表,改变了这些地方的地表状况,从而会改变局地大气的动力、热力结构及其特定的污染动力扩散条件。到目前为止,对于下垫面植被类型改变引起局地气象环境变化的研究已经不在少数,从不同角度开展了深入的探索[1]。中尺度天气预报模式WＲF(WeatherＲe-searchandForecastingModel)中的陆面过程模式耦合了城市冠层模型UCM(UrbanCanopyModel)，能够详细地描述城市热力学与动力学效应，较好的模拟城市气象要素，反映城市下垫面对气象环境的影响。当前利用WＲF模式开展城市气象数值模拟研究主要集中在城市热岛、边界层以及风场、辐射平衡等城市气象要素方面[3]。以期在检验平均场模拟方法可行性的基础上，在精度损失较小的情况下模拟出研究区月平均气象条件，以节省模拟时间和计算机资源，进而研究城市下垫面对北京地区冬季月平均气象条件的影响，重点比较平均场模拟方法和个例模拟平均方法的各自特点。2.城市化的相关介绍2.1城市化的概念：城市是人类社会文明和发达的象征，它是一个综合体，科学的定义是质和量的统一，对城市化的定义也必须从质和量两方面进行高度的概括和总结，从质的角度看，城市化过程是一个不断被城市“同化”的过程，即城市的先进生产力、现代文明不断向农村传播和扩散，最终达到与城市共享的过程。从量的规定性看，城市化过程又是一个不断的“量化”过程，这一“量化”过程意味着农村的地域地转化为城市地域，表现为城市地域的扩大和城市数量的增加；农村人口不断转化为城市人口，表现为城市人口规模的扩大和人口密度增加。[3]2.2城市化对气候的影响人类活动对气候变化的作用主要反映在下垫面的改变以及向大气排放大量气态、颗粒态物质，而城市正是这种作用表现得最集中、最强烈的的地区。随着人口大量向城市集中，原有的乡村自然环境发生了根本性的变化，疏松、潮湿、具有植被覆盖的田园被砖石、沥青、水泥等坚实、不透水、导热率大的建筑材料铺筑，平坦或缓坡大地上低矮的农舍被林立的高楼和纵横交织的街谷所取代，从而极大地改变了原来下垫面的性质和自然环境状态。城市中生产、生活活动释放出大量废热以及有害气体和气溶胶颗粒物，城市高强度的经济活动会排放大量的SO2、CO、NO以及各种气溶胶颗粒物，造成大气质量下降，甚至大气污染。同时，将改变大气透明度和辐射热能收支，为云雾的形成提供丰富的凝结核，进而改变局地气候。城市气候是受城市化影响而形成的，其人为气候变化的基本特征表现为：2.2.1城市上空空气中的有害气体和粉尘含量高，空气的浑浊度大，因而日照时数和太阳直接辐射强度均小于四邻。但由于都市释放的大量废热和下垫面性质的特殊性，室内的气温却明显高于四邻。其水平温度场的等温线构成了一条条生态环境工程学院贾学荣1200602033以都市为中心的闭合圈。这种城市高温区是普遍存在的，犹如海面上与一条闭合等高线对应的岛屿，故称之为“城市热岛”。2.2.2城市建筑群和街谷的高度差悬殊，恰如遍布的峭壁峡谷，它们使下垫面的粗糙程度远高于狂野郊区。因此都市上空大气稳定度差，空气湍流强度大，有利于空气污染物的垂直稀释扩散，但四周的热岛辅合环流又使扩散出去的污浊空气回流入市区。2.2.3城市路面坚硬致密，渗水性能差，排污的下水管道发达，同时，绿地面积小于农村，加之气温较高，从而致使市内空气的绝对湿度和相对湿度均小于四邻。但有时间在一定条件下，其绝对湿度则会高于四周。2.2.4城市上空相对湿度虽低，但由于吸湿性凝结核丰富，雾可在水汽未达饱和之前出现。另外，热岛的上升气流使城市上空的云量多余郊区，而常在其下风向产生降水[3]。城市气候特点的强弱随天气系统的不同、时代不同以及城市功能、发达程度与规模大的不同而有所差异。一般来说，当系统天气微弱时，城市的规模愈大，城市气候的特点就愈显著。3.资料来源及模式方案气候变化是极为复杂的大气物理现象。不同的统计模式会得出不同的结论，选择客观的统计模型可以对气候态的评估做出统一的解读。本文采用世界气象组织（WMO）推荐的数学方案，对观测环境城市化气候作了定性评估。3.1气温、日照时数气温、日照时数服从正态分布，异常度判别公式取：C=（Y-YP）/σy式中C：气温、日照时数异常度指数，YP、σy:气候要素Y的气候平均值（气候要素Y的30年平均值）和标准差。年平均气温、年日照时数的异常度标准确定为7个等级:（详见表1）[6]3.2旱涝等级标准旱涝等级标准，本文采用Z变换，设年降水量服从皮尔逊Ⅲ型分布，对年降水量序列进行Z变换，获得服从正态分布的标准化序列。Z指数计算公式如下：Z=[Q⅓-1+R]/R½Q=(X-α)/βγR=1/9γ根据Z指数变量的正态分布曲线，利用累积频率，划分7个旱涝等级标准。（见表2）[6]生态环境工程学院贾学荣12006020334.小结有气象资料以来，各城市人文环境有了很大变化，植被、绿地都发生了根本变化。城区的工厂、汽车、冬季取暖和夏季空台调制冷不断排放出大量的气体和固体物质，致使空气的混浊度增大，削弱了太阳辐射，当太阳高度角较低时，如冬季的早晚时刻，太阳光线通过混浊空气的路径要更长一些,太阳辐射减少更明显。本工作利用世界气象组织推荐的标准，观测环境城市化后，通过评估气温、降水、日照时数得出以下结论：气候变化的主要影响因子是城市化对观测环境影响，由于观测环境城市化，改变了观测场小气候，经济迅速发展，能源应用迅速增长，城市化给气候带来了明显的影响，尽管这种影响难以量化评估，但是气象要素的某些系统性变化说明城市化对气候变化的影响是较为明显的。气候变化是长期的复杂过程，与大自然自身的变化规律有关，但人为因素加剧了气候变化的速度。如:大量排放二氧化碳等温室气体产生的增温效应、绿地减少等。5.参考文献：[1]刘宁微,马雁军.城市化发展对气象要素的影响[J].气象,2006,09:28-34.[2]程宸,王晓云,苗世光,王颖.城市下垫面对北京冬季气象要素影响的模拟研究[J].高原气象,2014,04:1045-1056.[3]高媛媛.城市化对气象场模拟的影响研究[D].南京信息工程大学,2007.[4]戴翠贤.探测环境变化对气象要素的影响及保护对策[J].河南科学,2013,08:1255-1261.[5]马新野.不同气候带城市化效应的差异和城市扩展对区域气候的影响[D].南京大学,2014.[6]陈连友,孙丽华,曹秀芝,张宝贵,曹建新.观测环境城市化对气象要素的影响[A].中国气象学会气候变化委员会、国家气候中心.第26届中国气象学会年会气候变化分会场论文集[C].中国气象学会气候变化委员会、国家气候中心:,2009:5.