城市日照与辐射

1、一、影响城市气候的因素二、城市的辐射和日照、 三、城市的热量平衡与城市热岛效应四、城市风及局部环流目 录五、城市的降水及水分平衡六、城市的大气污染及与城市气候的关系七、城市气候与城市规划和城市建设目 录影响城市气候的因素以珠三角为例第一部分这里海拔200米以下，地势平坦；高温多雨，以南亚热带季风气候为主珠江三角洲气候的南亚热带性表现在四季不明，三冬无雪，树木长青，田野常绿，霜不杀青。据为“四时皆是夏，一雨便成秋”的地方竺可桢在特候学一书中称，热带，他认为五岭以南，即入热带。故珠江三角洲在亚热带范围之内。 形成南亚热带季风气候的原因主要是地理纬度的影响，北回归线便是热带和亚热带的分界线，虽然珠江

2、三角洲绝大部分在北回归线以南，即大部分属于热带地区。这里夏至太阳正照在天顶上，是古代已称为“北向户”的地方，即太阳可由北面照入屋内。冬季太阳仍高，故三角洲热量仍足。但是这里和世界各地热带环境不同，是由于多了季风的影响，冬季吹北风，夏季吹南风。冬季北方寒流也能吹入三角洲，使热带作物受害，如荔枝、木瓜、菠萝、杧果等减产。三角洲夏至期间太阳正照天顶，太阳角度常达87，冬至也达43；白昼长达14小时（夏至），冬至仍有11小时，日照时数年达19002200小时，太阳辐射总量年均中山市为4541.6兆焦/平方米，深圳为5404.9兆焦/平方米，使年均温在20以上，已入热带地区标准。冬季广州1月均温为13.

3、3，低于5日子只有3天，故珠江三角洲只能说有“冬季天气”，不能说有“冬季气候”。广州炎热日数不过6天（35），反映海洋性气候特色，即夏无酷暑，与亚热带的长江三角洲气候不同。三角洲地势平坦，雨量较四周山丘为少，平均约在1600毫米，而外围地方可达20002600毫米。雨量集中在夏季，冬季较少，这种雨季旱季分明正是热带气候特色，和赤道带长年高温多雨不同，故珠江三角洲不能引种赤道性作物如橡胶树、椰子、槟榔、可可、胡椒、榴莲等作物，只能引种热带性作物如剑麻、杧果、菠萝、香茅等有耐旱性作物。春季静止锋所成阴雨，长时间阴雨天气可引起早禾烂秧。夏季以雷雨为主，和赤道带四周有山丘保护，且对秋旱有助，每每形成三

4、角洲雨量第二高峰期。冬季变性寒流经东海入三角洲亦相似，每天下午降雨23小时，成为年中雨量高峰之一。夏秋多台风雨，在三角洲地区破坏性不大，因可有小雨。由于日照强，蒸发量大，如广州雨量16001700毫米，而蒸发量却达1715.5毫米，故旱季（102月）期间。旱害仍可发生。侵入三角洲台风每年只有12个，1次为期只有4天，但带来的雨量正好可缓解秋旱。加上每年约有56个台风影响三角洲区，故旱灾一般比水灾要轻。如加上台风、寒潮等，则风、寒、水、旱都是三角洲的灾害性因素。城市日照与辐射以我国东南沿海城市广州和杭州作对比广州、杭州个气象要素的气候倾向率 广州总太阳辐射与个气候要素的相关性是：低云量日照时数能

5、见度风速总云量温度降水量相对湿度气压 杭州总太阳辐射与个气候要素的相关性是：总云量日照时数气压温度降水量低云量相对湿度能见度风速两个城市变“强”变“弱”极端的主导因素低云量占主导因素广州总云量占主导因素杭州点击添加标题珠江三角洲位于亚热带，而亚热带分布在热带两侧的低纬度地区,热量平衡在7545 kcal/cm2a之间。热 量 平 衡 城市风：由于城市人口集中并不断增多，工业发达，居民生活和工业生产、交通工具消耗大量燃料，释放出大量的人为热量，导致城市气温高于郊区，形成城市热岛。由于热岛存在，引起空气在城市上升，在郊区下沉，在城市和郊区之间形成了小型的热力环流，如下图所示： 气象部门表示，珠三角

6、的热岛强度（指城市和周边地区的温差值）呈逐年增强的趋势，年平均热岛强度已从1983年的0.1上升到目前高达0.60.7，每年高于或等于35的高温日数均在30天以上。热岛效应热岛效应 彭少麟等专家的研究认为，除了地处低纬度，高温多雨，风向以北和北东及东和东南方向为主，静风频率高，容易形成逆温层等热岛效应的先天不足之外，城市机动车辆、工厂车间、空调运转、烹调等“人为热”排放，以及大气颗粒物等各种污染物形成的“气罩”或吸收作用，也令“热岛效应”增强，令高温几率增多。珠三角热岛效应危害温度上升大量污染物在热岛中心聚集，浓度空气污染空调、电扇等电器需要消耗大量的电力电力消耗热岛效应珠三角城市超40%升温

7、来自热岛效应风向及局部环流对环境的影响 珠江三角洲属于副热带季风气候区，冬半年盛行偏北风，夏半年盛行偏南风。三面环山的地理环境不利于空气污染物的输送和扩散，大气污染物在城市间通过局部环流输送，污染源大量集中，造成各城市环境污染相互关联以及多种高浓度污染物在时空上的重叠。对整个珠江三角洲地区的环境空气质量都有影响。珠三角大气边界层 反映珠江三角洲位于季风气候区、“三面环山、一面向海”独特的地理位置和珠江三角洲大气边界层主要受来自海洋的暖湿气流、来自北方干冷空气的相对强弱以及上是否存在下沉气流控制的一般机理，建立下图珠江三角洲大气边界层概念模型。珠三角大气边界层概念模型城市的降水与水分平衡1961

8、-1989年(a)和1990-2010年(b)珠江三角洲全年强降水量的线性变化 趋势的空间分布(单位:mm/yr)。黑色实心圆表示上升趋势,黑色空心圆表示 下降趋势,上升、下降的程度与圆直径成正比。结 论1)伴随城市化的进程伴随城市化的进程,珠江三角洲地区呈现出珠江三角洲地区呈现出强降水增强的趋势强降水增强的趋势,在城市在城市 化的快速发展阶段化的快速发展阶段,强降水量以及降水强度的增加远比缓慢阶段强降水量以及降水强度的增加远比缓慢阶段明显明显;2)城市化会导致珠江三角洲地区强降水在空城市化会导致珠江三角洲地区强降水在空间分布上更加不均匀间分布上更加不均匀,在城市在城市 化快速发展期化快速发展

9、期,强降水量空间标准差所反映的强降水的空间强降水量空间标准差所反映的强降水的空间非均一性及其变化速非均一性及其变化速 率远比缓慢期明显率远比缓慢期明显,其标其标准差是缓慢期的准差是缓慢期的2倍。从空间分布情况来看倍。从空间分布情况来看,城市化发城市化发 展更为迅速的珠江三角洲中部和东展更为迅速的珠江三角洲中部和东部地区部地区,强降水的增加幅度远大于珠江三角洲强降水的增加幅度远大于珠江三角洲 西部地区西部地区;城市人口迅速膨胀；城市能源的消耗和污染物的排放。城市空气污染各有差异，按城市能源消耗可分为：“煤烟型” 、“扬尘型 ”、“石油型”、“复合型”；城市建设缺少周密的、有预见性的总体规划；企业

10、技术水平落后，“三高”企业（高污染、高耗能、高耗水）的问题得不到治理；公共基础设施、特别是涉及大气保护的基础设施薄弱。城市大气污染成因对城市气候的影响 减少能见度和增加烟雾的频率在城市大气污染物中有很多吸湿性很强的凝结核。 大气热力性质的改变，大气污染物能改变大气本身的长波辐射性质，影响地面有效辐射和地面与大气间的辐射热交换。 减少了大气透明度，削弱了到达地面的太阳辐射并减少了日照时数。 在制订广州城市发展远景目标规划中在制订广州城市发展远景目标规划中, ,应深层次地研究城市气候资源的应深层次地研究城市气候资源的综合利用综合利用, ,探索适合我国热带亚热带气候特征的节能健康型城市设计模式。探索

11、适合我国热带亚热带气候特征的节能健康型城市设计模式。城市中的建筑物形状和布局既要从景观考虑城市中的建筑物形状和布局既要从景观考虑, ,又要考虑其使用功能又要考虑其使用功能, ,利用自然利用自然环境的气候优势环境的气候优势, ,提高能源和资源利用效率提高能源和资源利用效率, ,改善城市环境质量。改善城市环境质量。 广州有大气候的季风广州有大气候的季风, ,也有本地的海风和江风也有本地的海风和江风, ,在民用建筑设计中应充分在民用建筑设计中应充分利用海风、江风的优越性利用海风、江风的优越性, ,按自然通风为主、空调为辅的原则考虑建筑朝向按自然通风为主、空调为辅的原则考虑建筑朝向和布局形式至关重要。

12、如通过采取开敞、通透的布局和布局形式至关重要。如通过采取开敞、通透的布局, ,组织好夏季主导风向组织好夏季主导风向的空间廊道引导夏季风和海陆风进入市区的空间廊道引导夏季风和海陆风进入市区, ,以最大限度地改善室内热环境以最大限度地改善室内热环境, ,防防止夏季的太阳辐射止夏季的太阳辐射, ,争取自然通风、采光与遮阳争取自然通风、采光与遮阳, ,以减缓城市热岛效应等就是以减缓城市热岛效应等就是利用气候资源的有效例证。利用气候资源的有效例证。 但在城市建设实践中却存在一些误区但在城市建设实践中却存在一些误区, ,如不考虑特定的自然气候条件如不考虑特定的自然气候条件, ,使使用大面积玻璃幕墙用大面积

13、玻璃幕墙, ,从而造成能源过度消耗以及光污染。我们只有顺应自然从而造成能源过度消耗以及光污染。我们只有顺应自然地理条件、以低能耗创造有利于城市环境的微气候地理条件、以低能耗创造有利于城市环境的微气候, ,才能达到改善城市环境才能达到改善城市环境的目的的目的, ,广州城市规划设计应提高亚热带地区气候环境的适应性广州城市规划设计应提高亚热带地区气候环境的适应性, ,大力提倡大力提倡“遵循自然遵循自然, ,回归自然回归自然, ,利用自然利用自然”的概念。的概念。 城市中各种自然生态要素的合理利用是提高城市空间环境质量的重要手城市中各种自然生态要素的合理利用是提高城市空间环境质量的重要手段。在城市规划和