[科普中国]-城市气候

定义

由于城市中众多建筑物构成了特殊的“地面”，人口又高度密集，高强度的经济活动会消耗大量的燃料，释放出无数的有害气体和粉尘。这些连同其他的人类生产和生活，会改变该地区原有的区域气候状况，形成一种与城市周围不同的局部气候，被称为城市气候。1

特征城市气候既有所属区域大气候背景的影响，又反映了城市化后人类活动所产生的作用，因此，不同大气候区的城市气候之间既有个体的差别，也存在共同的特征。城市气候的共同特征之一是城市气温明显高于郊区，这种情况称为“城市热岛效应”。城市热岛强度夜间大于白天。城区白天绝对湿度比郊区低，形成“干岛”，夜间绝对湿度比郊区大，形成“湿岛”。另外城市中云雾较多，还会出现对人体有害的“光化学烟雾”。1

形成原因城市气候是人类活动影响小气候的明显表现。城市面积虽小，但人口密集，工业集中，是人们生活的重要舞台。由于这种高度集中，造成空气污染，大量人为热量的释放和特殊的下垫面条件，使城市和农村的气候产生了明显的差异，形成了独具特点的城市小气候。城市气候的形成原因主要是：

①现代城市以钢铁、水泥、砖瓦、土石、玻璃为材料的各种建筑物下垫面的刚性、弹性、比热等物理特性与自然地表不同，从而改变了气候反射表面和辐射表面的特性，也改变了表面附近热交换和表面气体动力粗糙度。

②工业生产、交通运输、取暖降温、家庭生活等活动释放出的热量、废气和尘埃，是城市内部形成了一个不同于自然气候的人工气候环境。

③由于巨量气体和固体污染物排入空气中，明显地改变了城市上空的大气组成。城市气候不同于周围地区主要表现是：年平均气温和最低温度普遍较高(形成“城市热岛”)；年平均相对湿度和冬、夏季相对湿度都较低；多尘埃和云雾；辐射较少；风速较低，多静风；降水量较多等。123

环境影响1、总辐射减弱，日照减少。由于空气污染，尘块增多，大气混浊度增加，于是使到达地面的太阳辐射大为减少。据对比观测发现，市区的总辐射约比郊区少10-20%。冬季太阳高度角较小时减弱尤甚，有时甚至可减少到50%。同时，日照时数也逐渐减少。一般，城市和农村环境相比，日照要少5-15%。据观测，近50年里东京年日照时数已下降约70-80小时左右。

城市热岛卫星监测图

2．市内呈现高温，存在热岛效应，城市好象一个温暖的岛屿。市区温度高，郊区温度低，等温线呈圆形分布。这种现象叫做热岛效应。据观测，城市热岛效应一般可使市区的年平均温度比郊区高0.5-1.0℃。但不同季节、不同的天气条件下，市区与郊区的气温差的大小也不同。如1979年冬季一次晴朗天气条件下，在上海的对比观测发现市中心温度比郊区高6℃。热岛效应的形成，与城市上空污染物质的保温作用、地面蒸发耗热量的减少、风速小、减少热量水平输送、人为热量的释放和与生物体的热交换等因素有关。

3．出现热岛环流伴随着热岛效应，产生热岛环流，尤其是夏季，城市中心气流上升，到一定高度则向四周流散，而地面则是郊区空气流向城市中心。

4．低湿、多雾、降水增加。市区由于排水良好，地面较干燥，蒸发很少，所以绝对湿度较郊外低，差值一般在1毫巴以下。相对湿度则因市区温度高，以致偏低更多一些。据欧洲观测，年平均相对湿度城市与郊区相差4-6%。

城市上空因凝结核多，雾日显著增加。从19世纪末到20世纪初，东京年雾日数平均增加20-30天，上海则增加了15天左右。城市与郊区相比，冬季市区雾日数可比郊区多100%，夏季多30%。城市降水也有增加。观测表明，城市年降水量比郊区多5-10%。另外，微雨日数(0.1-1.0毫米/日)也有显著增加。据东京观测，市中心比郊区多20日左右。

④太阳辐射弱。由于市区大气中含有大量尘粒，使年平均太阳辐射总量约比郊区减少15～20%。高纬度冬季阳光斜射，这种影响尤其严重，使市区的紫外线比郊区甚至少30%，日照时数大约减少5～15%。

⑤能见度差。城市大气中含有大量尘粒，大气凝结核浓度大，雾日多，使市区大气能见度降低。城市大气中含较多的吸湿性微粒，在70%的相对湿度下，就能使水汽在其上发生凝结，雾日增多。例如，上海有雾时，郊区相对湿度一般在98%以上，而市区雾中仅80～86%。但是另一方面，市区凝结核多，不易形成大水滴，因此浓雾日数反有减少。

⑥降水多。城市热岛效应增强了空气的热对流，下垫面粗糙度大，增强大气湍流，使市区上升气流加强，加之城市大气中起冰核作用的凝结核多，这些都有利于增加城市的降水。但是，也有人认为，城市大气中凝结核过多，造成云多雾多，却不利于形成足以降到地面的大雨滴，这是降水的不利条件。根据欧洲和北美资料，许多大城市市区年降水量约比郊区多5～10%，小于5毫米的降水日数增加10%。由于市区气温较高，降雪比郊区少5～10%，城市雨量最多的地区，常发生在盛行气流的下风方向。