城市环境气象学 第一章 绪论
《气象学》课程笔记
《气象学》课程笔记第一章绪论一、农业气象学的基本概念1. 定义：农业气象学是研究农业与大气环境相互关系的一门学科，它涉及到气象学、农业科学、生态学和环境科学等多个领域。
农业气象学的核心任务是研究大气环境对农业生产、农产品品质及农业生态环境的影响，以及农业生产活动对大气环境的反馈作用。
2. 研究内容：（1）农业气象条件对作物生长发育、产量和品质的影响：研究温度、降水、光照、风等气象因素对作物生长周期的影响，以及如何通过调控这些因素来优化农业生产。
（2）农业气象灾害的成因、规律及防御措施：分析干旱、洪涝、霜冻、高温热浪等气象灾害的成因，探讨其发生规律，并提出相应的防御和减灾措施。
（3）农业生态环境的气象问题：研究农业活动对气候变化的贡献，以及气候变化对农业生态环境的影响。
（4）农业气候资源分析与农业气候区划：评估不同地区的农业气候资源，进行农业气候区划，为农业生产布局提供依据。
（5）农业小气候及其调控技术：研究农田小气候的形成机制，探讨如何通过农业技术措施改善农田小气候，促进作物生长。
二、农业气象学的研究方法1. 观察法：- 实地观测：通过气象站、农田试验站等设施，对农业气象要素进行长期观测。
- 调查研究：对农业生产过程中的气象问题进行调查研究，收集一手资料。
2. 实验法：- 田间试验：在自然条件下，通过设置不同的处理，研究农业气象因素对作物的影响。
- 人工气候室试验：在人工控制的环境下，模拟不同的气象条件，研究作物生长响应。
3. 数值模拟法：- 气象模型：利用气象模型模拟大气环流，预测天气变化。
- 农业模型：结合作物生长模型和气象模型，预测作物产量和品质。
4. 统计分析法：- 相关分析：分析农业气象数据之间的相关性，找出影响作物生长的关键因素。
- 回归分析：建立农业气象要素与作物产量、品质之间的数学模型。
5. 遥感与GIS技术：- 遥感监测：利用遥感图像监测农业气象灾害、作物长势等。
- GIS分析：通过地理信息系统分析农业气象资源的空间分布及变化规律。
环境卫生学各章知识点及习题与答案汇总
第二章 环境与健康的关系
社会环境（social environment）由政治、经济、文化等社会因素构成。 生态环境（ecological environment）是与人类生存和发展有关的生态系统所构成的自然环境。 从广义上讲，生态环境可以包括生活环境。 生态系统(ecosystem)是在一定空间范围内，由生物群落及其环境组成，借助于各种功能流(物 质流、能量流、物种流和信息流)所联结的稳态系统。 组成：生产者 消费者 分解者 无机界 食物链（food chain）在生态系统中不同营养级的生物逐级被吞食以满足生存需要而建立 起来的链锁关系 生物放大作用（biomagnification）环境中的重金属（heavy metal）元素和难降解（degradation） 的有机物，可通过食物链而转移到高位营养级生物的体内，而使其浓度逐级在生物体内放大， 即生物放大作用。（水俣病、痛痛病）
影响大气中污染物浓度的因素
一、污染源的排放情况
1 排出量： 是决定大气污染程度最基本的因素
2 排出高度： 烟囱本身高度 + 烟气抬升高度
3 与污染源的距离 ：污染物排出后经过的距离越远则烟波的断面越大，稀释程度越高，因
而浓度越低
4 排出方式
二、气象条件
1 风和湍流 Wind and turbulence 是一种空气的水平运动，就像大气中的动力机器起着输送
和扩散有害气体及微粒的作用。湍流强，有利于污染物的稀释和扩散
2.气温 ：大气稳定度表示大气垂直运动的程度。与γ、 γ d 二者的相对值等；波浪型 γ = γ d 中性状态；
《环境学导论》PPT课件
树林
自
然 环
生态功能
境
防风固沙 保持水土
涵养水源
功能
光合作用 调节气候
净化空气 美化环境
面对需求的功能
木材 果实 油料 香料
降低噪音 保护生物
休闲欣赏
自
大气层
然 环
生态功能
境
保温作用 保障物质循环（C，N，水）
功能
保护作用 提供氧气库
面对需求的功能
反射电磁波
提供物质
提供飞行环境
自 然 环 境
功能
环境科学概论
Introduction of Environmental Science
授课教师：魏世强 单位:西南大学
一、涉及的知识
• 物理学：热、电、声等。 • 化学：络合、螯合等反应。 • 数学：数学模型的建立。 • 生物学：生物富集、生物多样性等。 • 气象学：大气污染扩散的气象条件等。
二、课程的主要内容
动物
自
地 球
然上
环的
境生
物
2
已知140万种，其中： 昆虫75万种，脊椎动物4.1万种， 高等植物25万种
不同的生命个体一般具有不同的遗传物质 同种类的生物一般具有相似的遗传物质
多种脱氧核糖核酸、核糖核酸
腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶 核糖、脱氧核糖以及磷酸
地球上的物质
自
然 环
生物 非生物
资源平衡分析法 数学规划法
系统动力学方法
环境安全
天文灾害 地质灾害 气象水文灾害 生物灾害
环境安全面临的挑战
危
生物安全
及
环 境
食品安全
安
全
核安全
环境安全的量度
气象学教学大纲
气象学教学大纲一、绪论1. 课程背景气象学是地球科学的一个重要分支，研究大气的物理性质、运动规律和气候变化等问题。
本课程旨在帮助学生深入了解气象学的基本理论和实际应用，为其将来从事气象相关领域的工作打下坚实基础。
2. 教学目标通过本课程的学习，学生应能掌握气象学的基本概念、基本原理和常用方法，具备分析气象数据、解决气象问题的能力，熟悉常见气象现象的形成原因和发展规律，为从事气象预报、气象灾害防治等工作奠定基础。
二、教学内容及安排1. 第一章气象学概论1.1 气象学的基本概念和发展历程1.2 大气的结构和组成1.3 大气运动的基本规律2. 第二章气象观测与测量2.1 气象观测的基本内容和方法2.2 气象仪器的使用和维护2.3 气象数据的分析和处理3. 第三章大气环流和天气系统3.1 高压、低压和气旋的形成3.2 冷暖空气团的生成和移动3.3 天气系统的演变和发展4. 第四章气象预报与预警4.1 天气图的解读和应用4.2 气象预报的方法和技术4.3 气象灾害的监测和预警5. 第五章气候与气候变化5.1 气候要素和气候类型5.2 气候变化的影响和应对措施5.3 全球气候变暖与控制6. 第六章气象学在环境保护和资源利用中的应用6.1 气候变化对环境的影响6.2 大气污染与治理6.3 气象条件对自然资源的影响1. 理论教学采用讲授、讨论、案例分析等形式，引导学生深入理解气象学的相关知识和理论。
2. 实践教学组织实地观测、实验操作和数据处理等活动，培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
3. 课程设计要求学生完成课程设计项目，包括气象数据采样、处理和分析，提高学生的实际操作能力和综合素质。
四、教学评估1. 平时成绩考虑学生在课堂表现、作业完成情况等方面的成绩，及时给予反馈和指导。
2. 期中考试设置综合性的期中考试，考察学生对本学期所学知识的掌握情况。
3. 期末考试举行综合性的期末考试，考核学生对整个课程知识体系的掌握程度。
《大气环境学》概论
（2）化学模拟：烟雾箱等 （3）数学模拟：计算机模拟
五、大气环境学展望
大气环境的监测技术
包括先进和现代化的探测技术，优先发展卫星、遥感遥测及特殊 项目的直接测量等。全国和全球逐步建立大气环境监测和数据积 累分析系统。
大气污染规律及防治技术
新的大气污染问题，如氮氧化物和臭氧的影响，有毒和致癌物质 的污染，污染物跨国家、跨洲际的输送，平流层大气污染，沙尘 暴的危害，粒子和放射性物质的中远距离输送等……
大气环境学
课程内容：
第一章 绪论 第二章 大气及湍流 第三章 大气动力学基本特征 第四章 平原地区的大气扩散 第五章 特殊条件下的大气扩散 第六章 城市的大气扩散
其 他：大气环境酸化、气候变化、沙尘暴、雾霾等 交流讨论
第一章 绪 论
一、研究对象
大气环境学是近代大气科学的一个重要分支学科， 亦是环境科学研究和应用的一个重要领域。
研究物质和能量在大气圈中，特别在行星边界层中 的水平和垂直分布、变化和运动规律的科学。
着重于物质和能量在近地面大气层迁移、转化的特 殊规律，包括各种物理和化学过程。
各种物化过程对生态系统和人群健康的影响，及其 控制和预防途径。（本课程从略）
大气环境学主要包括以下内容：
大气环境状态及其演化规律 大气环境污染及其控制 大气环境中物质的迁移转化规律 大气环境评价和管理 大气环境与人类和生态系统的相互影响
（1）气温随高度增加而降低
高度每增加l00m，气温约下降0.65℃。
（2）空气具有强烈的对流运动
天气变化复杂。
根据影响大气运动的作用力，分两个亚层：
行星边界层（地表至1～2km高度）
城市环境生态学第一章
社会环境 （人工建筑、政治、经济文化、 教育、科技、宗教信仰等 ）
二 环境的功能与特性
1 环境的功能 （空间、营养、调节）
2 环境的特性
特性
动态、开放的系统 整体性 有限性 不可逆性 隐显性 持续性 灾害放大性
三 环境问题
1 概念
狭义指由于人类的生产、生活活动导致生态系统失去平衡、 反过来影响人类生存和发展的一切问题；
土地资源减少；森林资源锐减；水资源危机 ③ 大气环境污染
臭氧层破坏；温室效应与全球变暖；酸沉降危害加剧 ④ 海洋环境污染 ⑤ 固体废料和有毒化学品污染 ⑥ 生态系统简化
五 中国的环境问题
1 资源相对贫乏、分布不均 ❖ 水资源不仅总量缺乏，而且分布极不均匀（空间上南多北
少；时间上长江以南60%的降水集中于3至6月、长江以北 6至9月则集中了全年降水量的80%）； ❖ 土地、耕地资源（人均土地和耕地分别为世界人均水平的 1/3和40%） ③ 森林资源（覆盖率为世界平均水平的61%，在世界224个 国家和地区中居第130位；且地区分布不均） ④ 草原资源 ④ 海洋资源 ⑤ 自然生物资源
步紧密相关，生产力、科技越发达，对环境的开放、利用 范围和力度就越大，对环境的影响也就越大，而思想观念 的发展变化则使得人们逐步认识到保护环境、与自然和谐 相处的重要性。
4 当前存在的环境问题
① 人口问题 ② 人口增长的后果：资源需求量增大；废弃物排放量增加、
环境污染加剧；对土地（耕地、住房用地）的占有量增大 ② 资源问题
④ 生态失衡、灾害频繁（水旱灾害越来越频繁，造成的损失 逐年加大）
六 可持续发展
1 提出
1980年，国家自然保护同盟发表了《世界自然资源保护大 纲》，首次提到“可持续发展”;
【大学课件】第一章 城市地理学绪论
第1节 城市地理学的研究对象、任务和内容
地理学研究的特点
综合性 把地理环境作为统一的整体，综合
地研究其组成要素及它们的空间组合。
区域性 自然和人文现象空间分布不均 ，剖
析不同区域内部结构，包括不同要素之间的关 系及其在区域整体中的作用，区域之间的联系， 以及它们之间发展变化的制约关系。
动态性 把现代地理现象作为历史发展的结
果和未来发展的起点，研究不同发展时期和 不同历史阶段地理现象的规律。
第1节 城市地理学的研究对象、任务和内容
地理学学科体系
自然地理学 研究地理环境的特征、结构及其地域
分异规律的形成和演化规律的学科 。
人文地理学
历史地理学 理论地理学
研究地球表面人类各种社会经济活动 的空间结构和变化，以及与地理环境 的关系的学科 。
城市经济学
城市财政、城 市管理、城市 建设投资
城市社会学
城市结构、城 市生活方式、 城市社会组织
第3节 西方城市地理学的发展简史
1、1920年以前
工业革命 城市发展
聚落地理学
城市区位 城市内部形态
2、1920－1950年
帕克、沃斯、伯 吉斯（20年代）
住宅区、中心商 业区、工业区
土地利用 模式
克里斯塔勒 （1933年） 《南德的中心地》 中心地等级体系
1998年 胡序威，《区域与城市研究》
（科学出版社）
1999年 顾朝林，《中国城市地理学》（商
务印书馆）
Carter, H. 1995: The Study of Urban Geography, 5th edn. London: Edward Arnold;New York, John Wiley.
第一章城市热湿环境
湿度——2. 日变化
相对湿度与气温变化反相
湿度——3. 年变化
年变化—— 内陆和沿海地区差别较大
年平均78%
广州
年平均56%
北京
降水——度量参数
降水量：指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化 降水量： 后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水 层厚度，以mm为单位。 降水时间：指一次降水过程从开始到结束的持续 降水时间： 时间，用h，min来表示。 降水强度：指单位时间内的降水量。降水量的多 降水强度： 少是用雨量筒和雨量计测定的。降水强度的等级 ，以24小时的总量（mm）来划分：小雨＜10； 中雨10～25；大雨25～50；暴雨50～100。
某地的风向频率分布 实线为全年，虚线为7月份
某地一年的风速频率分布
风——4. 风玫瑰图2
北京 风向频率分布： 实线为全年， 虚线为7月份
粗线： 全年 细实线： 冬季，12~2月份 虚线： 夏季，6~8月份
风——5. 风速分级表
自由海面浪 高(m) 级 一般 最高 0 － － 0.1 1 0.1 2 0.2 0.3 3 0.6 1.0 4 1.0 1.5 5 2.0 2.5 6 3.0 4.0 7 4.0 5.5 8 5.5 7.5 9 7.0 10.0 10 9.0 12.5 11 11.5 16.0 － 12 14.0 风 风速(m/s) (距地10m) 0～0.2 0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8.0～10.7 10.8～13.8 13.9～17.1 17.2～20.7 20.8～24.4 24.5～28.4 28.5～32.6 ＞32.7 风名 无风 软风 轻风 微风 和风 劲风 强风 疾风 大风 烈风 狂风 暴风 飓风
——蒲福风力等级表
第一章 引论
第一章引论第一节气象学、气候学的研究对象、任务和简史一、气象学与气候学的研究对象和任务1、气象学研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，并直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学——气象学。
2、气象学的研究内容（1）研究大气的特性和状态（如大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强和密度等）。
（2）研究导致大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化。
（3）研究大气现象的本质，从而能解释大气现象，寻求控制其发生、发展和变化的规律。
（4）探讨如何应用这些规律，通过一定的措施，为预测和改善大气环境服务（如人工影响天气、人工降水、消雾、防雹等），使之能更适合于人类的生活和生产的需要。
3、气候与天气的关系气候学研究的对象是地球上的气候。
气候和天气是两个既有联系又有区别的概念。
从时间尺度上讲，天气是指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（如气温、湿度、压强等）和大气现象（如风、云、雾、降水等）的综合。
天气过程是大气中的短期过程。
而气候指的是在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动在长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程的综合。
它不仅包括该地多年来经常发生的天气状况，而且包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。
要了解一地的气候，必须作长时期的观测，才能总结出当地多年天气变化的情况。
也就是说气候过程是在一定时段内由大量天气过程综合而得出的长期大气过程，二者之间存在着统计联系，从时间上反映出微观与宏观的关系。
天气变化快，变化的周期短。
天气过程的时间分段一般以5天以下为短期天气过程，5—10天为中期天气过程，10天—3个月为长期天气过程。
气候变化的周期相对于天气来讲是较长的，它的时间变化尺度有季际、年际、十年际、百年际、千年际、万年际等等。
而决定气候变化的因子不仅是大气内部的种种过程，还决定于发生在大气上边界和下边界处的各种物理过程和化学过程。
这就是要考虑其上边界处的太阳辐射，下垫面及大气内部的成分和环流的变化等对气候的影响。
城市气象学
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城市供水量--城市化进程的加快带动了行业发 展
(2)城市中水分收入项
• 多数学者研究证明城市及其下风向降水量P一般比 郊区多，大约多5-15%。 • 城市中由于工业生产和居民生活需要燃烧大量的 化石燃料要向空中释放大量的水汽F。
• 城市的管道输水量I也较郊区大得多。
• 所以，城市水分收入项比郊区大。
七、城市雨岛 • 雨岛效应，城市尤其是城市下风向有 降水增多的现象，这种效应被称之为 “雨岛效应”。
随着城市化的发展,城市规模不断扩大,人口 不断增长,人类活动加剧,城市的生产活动和特殊地 面结构共同作用于大气,使大气边界层的特性发生
变化,从而使得雨岛效应加剧，城市降水量增大。
峰高量大的暴雨导致洪水机会增加,加剧了城市的
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（3）城市下垫面的蒸散量和水分贮存量
• 二者都比郊区小。 • 城区植被面积小，建筑物和人工铺砌的道路、广 场等不透水面积远比郊区大，降水之后雨水很快 从下水道中排泄，所以下垫面的蒸发和蒸腾量都 比郊区小。 • 城市下垫面的材料多为不透水的人工材料，降水 时下渗很少，加上植被覆盖小，不能截留雨水让 根部吸水贮存，又有人工排水管道，很快流失， 因此贮存在城市下垫面的水量甚少。
南京冬季城、郊下垫面能量平衡特征分析
南京冬季城、郊下垫面能量平衡特征分析
• 城、郊不同下垫面地表热量平衡各分量平均日变化特征分析
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南京冬季城、郊下垫面能量平衡特征分析
• 不同天气条件下城、郊热量平衡各分量的平均特征
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城市草坪水汽通量与蒸散量的变化特 征分析
• 水汽通量与热通量的变化趋势都是倒"U"型，即 白天为正，夜间为负，除3月外，其它月份的水汽 通量日变化曲线与潜热通量几乎重合，且两者曲 线远高于显热通量；全天蒸腾的时数也随日照时 数的缩短而减少，基本表现为夏季最大，春秋季 次之，冬季最小；全年中间波文比较小，冬春两 季较大。