城市气象学第十一章：城市空气湿度

1、 城市的空气湿度城市的空气湿度城市的空气湿度城市的空气湿度一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应相对湿度和绝对湿度 相对湿度相对湿度，指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。 绝对湿度绝对湿度，指每单位容积的气体所含水分的重量 。 水汽压水汽压，指大气压力中水汽的分压力。 第一节第一节 城市的空气湿度城市的空气湿度 影响城市空气湿度的影响城市空气湿度的因素因素很多。很多。 城市下垫面的不透水性，使降水到达地面后城市下垫面的不透水性，使降水到达地面后迅速变成径流；城市植被覆盖面积小，使蒸发和迅速变成径流；城市植被覆盖面积小，使蒸发和蒸腾作用大为减

2、弱；城市近地层湍流交换强，有蒸腾作用大为减弱；城市近地层湍流交换强，有利于水汽向高层输送；机动车和燃烧过程中排放利于水汽向高层输送；机动车和燃烧过程中排放的碳氢化合物，会增加空气中的水汽含量。的碳氢化合物，会增加空气中的水汽含量。 城市下垫面大多为人工铺设的水泥、柏油路面，与城市下垫面大多为人工铺设的水泥、柏油路面，与郊区农村的田野植被和土壤不同；市区由于排水良好，郊区农村的田野植被和土壤不同；市区由于排水良好，降水后雨水很快流失，地表层水分含量少，地面比较干降水后雨水很快流失，地表层水分含量少，地面比较干燥，蒸发快且蒸发量有限，因此城市的绝对湿度比郊区燥，蒸发快且蒸发量有限，因此城市的绝对湿

3、度比郊区小。夜间，由于城市的温度比郊外高，城市的绝对湿度小。夜间，由于城市的温度比郊外高，城市的绝对湿度往往高于乡村。往往高于乡村。平均而言，城市的空气湿度比郊区农村平均而言，城市的空气湿度比郊区农村小。小。一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异1.城市的绝对湿度城市的绝对湿度 城市中由于下垫面性质的改变，导致城城市中由于下垫面性质的改变，导致城区的绝对湿度小于附近的郊区。城郊绝对湿度区的绝对湿度小于附近的郊区。城郊绝对湿度差值的日变化因自然

4、地理条件、季节和当时的差值的日变化因自然地理条件、季节和当时的天气状况而异。上海城区植被覆盖率较小，而天气状况而异。上海城区植被覆盖率较小，而郊区水田面积广，郊区的自然蒸散量比城区要郊区水田面积广，郊区的自然蒸散量比城区要大得多。一年中多数时间是城区的水汽压小于大得多。一年中多数时间是城区的水汽压小于郊区，只有在夜晚或清晨短时间内出现城区水郊区，只有在夜晚或清晨短时间内出现城区水汽压超过郊区的现象。汽压超过郊区的现象。一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异 上海城区月平均水汽压都比同时期的郊上海城区月平均水汽压都比同时期的郊区小，其差值的绝对值以盛夏区小，其差值的绝对值以盛夏78月为

5、最月为最大，冬季大，冬季122月最小，且秋季一般大于春月最小，且秋季一般大于春季。随着城市的发展，城市绝对湿度小于季。随着城市的发展，城市绝对湿度小于郊区有逐渐增强的趋势。郊区有逐渐增强的趋势。2.城市的相对湿度城市的相对湿度 城市平均绝对湿度一般比郊区小，气温又比城市平均绝对湿度一般比郊区小，气温又比郊区高，这就使得其相对湿度与郊区的差值比绝郊区高，这就使得其相对湿度与郊区的差值比绝对湿度更为明显；特别是在城市热岛强度较大的对湿度更为明显；特别是在城市热岛强度较大的时候，城市的干岛效应就更为突出。时候，城市的干岛效应就更为突出。一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异 例如，墨西哥城

6、热岛强度以冷季夜间为最强，其城例如，墨西哥城热岛强度以冷季夜间为最强，其城郊相对湿度的差值也以此时为最大。伦敦城中出现强热郊相对湿度的差值也以此时为最大。伦敦城中出现强热岛时，郊区相对湿度在岛时，郊区相对湿度在90100之间，愈接近市区相之间，愈接近市区相对湿度愈低，在市中心相对湿度仅对湿度愈低，在市中心相对湿度仅78，与郊区的最大，与郊区的最大差值达差值达22。一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异 随着城市的发展，城市相对湿度有逐年减小随着城市的发展，城市相对湿度有逐年减小的趋势。北京城区相对湿度比郊区小。北京远郊的趋势。北京城区相对湿度比郊区小。北京远郊年平均相对湿度为年平均相

7、对湿度为5260，近郊约，近郊约56，城区，城区为为54。北京城郊相对湿度差异的季节性变化表。北京城郊相对湿度差异的季节性变化表现为，冬季城区大于郊区，其它季节都是城区小现为，冬季城区大于郊区，其它季节都是城区小于郊区。于郊区。一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异 表5.4 上海年平均相对湿度(%)的年代变化及城郊对比一、城市和乡村的湿度差异一、城市和乡村的湿度差异思考题 1. 影响城市空气湿度的因素有哪些？影响城市空气湿度的因素有哪些？ 2. 城市的绝对湿度和相对湿度各有什么特城市的绝对湿度和相对湿度各有什么特点？点？ 城市相对湿度比郊区小，有明显的城市相对湿度比郊区小，有明显的

8、“干干岛岛”效应，这是城市气象中的普遍特征。城效应，这是城市气象中的普遍特征。城市对水汽压的影响则比较复杂。市对水汽压的影响则比较复杂。二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应 “城市干岛城市干岛”对北京夏季高温闷热天气的影响对北京夏季高温闷热天气的影响 利用北京利用北京19402000年的气候资料年的气候资料, 分析了分析了80年代以来北京地区年代以来北京地区“城市干岛城市干岛”的演变趋的演变趋势。结果表明，但由于城市化发展带来的势。结果表明，但由于城市化发展带来的城城市干岛市干岛效应使北京城区夏季的相对湿度减小效应使北京城区夏季的相对湿度减小

9、.二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应 白天，在太阳照射下，下垫面通过蒸散过程进入空白天，在太阳照射下，下垫面通过蒸散过程进入空气中的水汽量，城区小于郊区；特别是在盛夏季节，城气中的水汽量，城区小于郊区；特别是在盛夏季节，城郊之间自然蒸散量的差值更大。城区下垫面粗糙度大，郊之间自然蒸散量的差值更大。城区下垫面粗糙度大，有热岛效应，湍流运动比郊区强，通过湍流的垂直交换，有热岛效应，湍流运动比郊区强，通过湍流的垂直交换，城区低层水汽向上层的输送量比郊区多，导致城区近地城区低层水汽向上层的输送量比郊区多，导致城区近地面水汽压小于郊区，形成面水汽压小

10、于郊区，形成“城市干岛城市干岛”。二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应 夜晚，风速逐渐减小，空气层结稳定，郊区夜晚，风速逐渐减小，空气层结稳定，郊区气温下降快，饱和水汽压减低，有大量水汽在地气温下降快，饱和水汽压减低，有大量水汽在地表凝结成露水，存在于低层空气中的水汽减少，表凝结成露水，存在于低层空气中的水汽减少，水汽压迅速降低。城区因有热岛效应，其凝露量水汽压迅速降低。城区因有热岛效应，其凝露量远比郊区少，夜晚湍流弱，与上层空气间的水汽远比郊区少，夜晚湍流弱，与上层空气间的水汽交换量小，城区近地面的水汽压就会高于郊区，交换量小，城区近地面的水汽压就会高于郊区，出现出现“城市湿岛城市湿

11、岛”。二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应 上海市城区白天水汽压比郊区小，夜间因城区凝露上海市城区白天水汽压比郊区小，夜间因城区凝露量小于郊区，使其水汽压高于郊区，出现干岛、湿岛昼量小于郊区，使其水汽压高于郊区，出现干岛、湿岛昼夜交替的现象。从形成原因上分析，可分为四类：凝露夜交替的现象。从形成原因上分析，可分为四类：凝露湿岛、结霜湿岛、雾天湿岛和雨天湿岛；其中凝露湿岛湿岛、结霜湿岛、雾天湿岛和雨天湿岛；其中凝露湿岛最多，全年各月均有出现。湿岛出现时都伴有城市热岛，最多，全年各月均有出现。湿岛出现时都伴有城市热岛，而且都在风速微弱时存在。水汽

12、压日平均值，绝大多数而且都在风速微弱时存在。水汽压日平均值，绝大多数都是城市小于郊区；在水汽压和相对湿度的月平均和年都是城市小于郊区；在水汽压和相对湿度的月平均和年平均值分布图上，上海市的干岛效应都十分明显。平均值分布图上，上海市的干岛效应都十分明显。凝露湿岛凝露湿岛 由于城郊凝露量不同而形成的城市湿岛，称为由于城郊凝露量不同而形成的城市湿岛，称为“凝露湿岛凝露湿岛”；且大都在日落后若干小时内形成，；且大都在日落后若干小时内形成，夜间一直维持。但是，在日出以后，因郊区气温夜间一直维持。但是，在日出以后，因郊区气温升高，露水蒸发，很快郊区水汽压又高于城区，升高，露水蒸发，很快郊区水汽压又高于城区

13、，转变为城市干岛。在城市干岛和城市湿岛出现时，转变为城市干岛。在城市干岛和城市湿岛出现时，必然伴有城市热岛；因为城市干岛是城市热岛形必然伴有城市热岛；因为城市干岛是城市热岛形成的原因之一，而城市湿岛的形成又必须先存在成的原因之一，而城市湿岛的形成又必须先存在城市热岛。城市热岛。二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应结霜湿岛结霜湿岛二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应雾天湿岛雾天湿岛 雾天湿岛常是在有雾时，雾滴与周围空气间进行水雾天湿岛常是在有雾时，雾滴与周围空气间进行水分交换，市区较暖，饱和水汽压较高，能容纳的水汽量分交换，市区较暖，饱和水汽压较高，能容纳的水汽量较郊区为多，形成雾天湿岛。较郊区为多，形成雾天湿岛。 二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应雨天湿岛雨天湿岛二、城市干岛和湿岛效应二、城市干岛和湿岛效应 城区平均水汽压比郊区低，再加上有热岛效城区平均水汽压比郊区低，再加上有热岛效应，其相对湿度比郊区显得更小。研