城市气象学第八章：城市辐射收支平衡

1、城市辐射收支平衡城市辐射收支平衡,LQDSQI,(1)nILLQQQQSD, LQIQ3,DnILLQQSQQ地表净辐射太阳总辐射太阳直接辐射太阳散射辐射下垫面反射率大气长波逆辐射（方向向下）地面长波逆辐射（方向向上）DSQI,(1)nILLQQQQ454L,Q=T地面相对发射率）（波尔兹曼常数，斯蒂芬428-W/105.6696-km）下垫面温度（ KTQLQL长波辐射大长波辐射大 67,LQ经验公式经验公式8Q QLL大气逆辐射强大气逆辐射强 风速愈大风速愈大, ,气温热岛强度愈弱气温热岛强度愈弱, ,大气大气逆辐射逆辐射Q QLL城乡差异愈小。城乡差异愈小。 晴昼城市大气逆辐射晴昼城市大

2、气逆辐射Q QLL与郊区的差与郊区的差值比晴夜更大。值比晴夜更大。 10面长波辐射面长波辐射Q QLL城市大于郊区，因此在长城市大于郊区，因此在长波辐射收支上，城、郊的差别亦不大。波辐射收支上，城、郊的差别亦不大。总体说总体说, ,城市地面吸收的太阳净辐射城市地面吸收的太阳净辐射与乡村差别不大。与乡村差别不大。111314nFHESAnFHESAQQQQQQQQQQQQ其中，：地面净辐射：人为热：下垫面与空气间的湍流显热：下垫面与空气间的潜热交换：下垫面内部贮热量的变化：热平流量的变化17PFIErSA 18能量平衡与水分平衡之间的关系能量平衡与水分平衡之间的关系 城市中水分平衡与能量平衡的关

3、系十分密城市中水分平衡与能量平衡的关系十分密切，特别是表现在蒸散这一过程中。切，特别是表现在蒸散这一过程中。 城市中由于下垫面不透水面积大，植被少，城市中由于下垫面不透水面积大，植被少，蒸散量远比郊区小。导致能量平衡方程中蒸散量远比郊区小。导致能量平衡方程中的潜热交换远比郊区小。的潜热交换远比郊区小。 工业生产工业生产 家庭炉灶家庭炉灶 空调制冷空调制冷 机动车排放机动车排放 冬季取暖等冬季取暖等26人为热的空间变化人为热的空间变化人为热的空间变化人为热的季变化人为热的季变化人为热的日变化人为热的日变化广州人为热 2009北京 2001城市内人为热的变化城市内人为热的变化城市热贮量城市热贮量城

4、市白天能够积蓄较多热量城市白天能够积蓄较多热量思考题 城市建筑常见的遮阳措施有哪些？城市建筑常见的遮阳措施有哪些？ 城市太阳辐射的时空变化特征及原因？城市太阳辐射的时空变化特征及原因？ 什么是地表净辐射？什么是地表净辐射？ 城市下垫面反射率有哪些特点及其原因？城市下垫面反射率有哪些特点及其原因？ 城市的大气逆辐射与郊区相比有什么特点？城市的大气逆辐射与郊区相比有什么特点？思考题思考题 城市热量平衡方程及参数意义？城市热量平衡方程及参数意义？ 人为热的主要来源？人为热的主要来源？ 人为热的时间变化和空间变化特征？人为热的时间变化和空间变化特征？ 城市贮热量的特征？城市贮热量的特征？计算公式计算公

5、式城市中大气稳定度一般比郊区小，容易发生热力湍流，城市中大气稳定度一般比郊区小，容易发生热力湍流，同时城市下垫面的粗糙度也比郊区大，又有利于机械湍同时城市下垫面的粗糙度也比郊区大，又有利于机械湍流的发展，因此，城市的显热总是比郊区大。流的发展，因此，城市的显热总是比郊区大。城区下垫面都是一些不透水的人工材料组成，并供蒸城区下垫面都是一些不透水的人工材料组成，并供蒸发的水汽量远比郊区自然的泥土地表少，且植被覆盖也发的水汽量远比郊区自然的泥土地表少，且植被覆盖也小，植被蒸腾的水汽量也少，因此，城市下垫面向大气小，植被蒸腾的水汽量也少，因此，城市下垫面向大气提供的潜热远小于郊区。提供的潜热远小于郊区。57地气显热交换特征606162nFHESAnFHESAQQQQQQQQQQQQ其中，：地面净辐射：人为热：下垫面与空气间的湍流显热：下垫面与空气间的潜热交换：下垫面内部贮热量的变化：热平流量的变化64nFHESAnFHESPAnHESPAPQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ城市：近郊：远郊：式中为植物光合作用能量的变化n 城市、近郊和远郊热量平衡方程：城市、近郊和远郊热量平衡方程：65666