城市下垫面 - 360文档中心

城市热岛效应的产生原因

杨巧巧环境科学2134122115 城市热岛效应的产生原因：（1），是受城市下垫面特性的影响。

城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。

（2）人工热源的影响。

工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。

（3）城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。

随着城市化的发展，城市人口的增加，城市中的建筑、广场和道路等大量增加，绿地、水体等却相应减少，缓解热岛效应的能力被削弱。

（4）城市中的大气污染也是一个重要原因。

城市中的机动车、工业生产以及居民生活，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。

这些物质会吸收下垫面热辐射，产生温室效应，从而引起大气进一步升温干岛效应与湿岛效应的产生原因城市干岛：城区由于下垫面粗糙度大（建筑群密集、高低不齐），又有热岛效应，其机械湍流和热力湍流都比郊区强，通过湍流的垂直交换，城区低层水汽向上层空气的输送量又比郊区多，这两者都导致城区近地面的水汽压小于郊区，形成“城市干岛”。

城市湿岛：到了夜晚，风速减小，空气层结稳定，郊区气温下降快，饱和水汽压减低，有大量水汽在地表凝结成露水，存留于低层空气中的水汽量少，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交换量小，城区近地面的水汽压乃高于郊区，出现“城市湿岛”。

混浊岛效应：它是指城市市区由于厂矿企业集中、机动车辆众多、人口密集,致使排出的污染气体和空气中的尘埃等混浊程度都大大高于周边地区,形成“混浊岛”;而尘埃等混浊物恰哈是云层中的水汽变成降雨所最需要的“凝结核”,于是产生了这样的效应:城市上空的凝结核越多,水汽就越容易在此凝结造成降水,增加了雨量。

此外,由于市区建筑物集中、高大,使风速在此大为减弱,强雨带等天气系统在市区上空停留的时间就相对比空旷的郊区更长,也会使总降水量增多。

利用地理国情监测数据进行城市下垫面提取

２数据源及方法
２．１数据源以２０１２年和２０１４年的０．２ｍ、０．５ｍ高分辨率航空影像数据、大比例尺地形图数据（１∶５００和１∶２０００）、地理国情普查及监测数据为基础生产２０１２年和２０１５年的下垫面数据。以遥感正摄影像为基础，利用收集整合的参考数据，采用人工解译的方式，参考基础地理信息、土地利用、自然资源等资料，以遥感正射影像为基础地图，参照《地理国情普查内容和指标》的要求［５６］，开展内业判读与解译。
第３３卷第４期２０１９年４月
北京测绘ＢｅｉｊｉｎｇＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ
Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．４Ａｐｒｉｌ２０１９
引文格式：林静静，王淼，刘博文垫面提取［Ｊ］．北京测绘，２０１９，３３（４）：４００４０４．犇犗犐：１０．１９５８０／ｊ．ｃｎｋｉ．１００７３０００．２０１９．０４．００８
利用地理国情监测数据进行城市下垫面提取
林静静１王淼２，３刘博文２，３杨旭东２，３郭燕宾４
（１．北京中色测绘院有限公司，北京１０００１２；２．北京市测绘设计研究院，北京１０００３８；３．城市空间信息工程北京市重点实验室，北京１０００３８；４．北京天下图数据技术有限公司，北京１０００３７）
１研究区域概况
北京市城六区是指东城区、西城区、朝阳区、
海淀区、丰台区和石景山区［３］，城六区指的是对北京规划的一种方案，北京市发布的２０１５版新增产业禁限目录中，将此前划分的四类功能区（首都功能核心区、城市功能拓展区、城市发展新区和生态涵养发展区）改为三类，按照城六区、城市发展新区、生态涵养发展区这三类功能区来确定禁限产业目录。［４］城六区是首都核心功能区的主要承载区、国际一流和谐宜居之都建设的重要区域，也是疏解非首都功能的关键区域。本文选取城六区为分析对象，通过提取并对比２０１２年和２０１５年下垫面数据，分析其发展趋势。

城市热岛效应形成原理

城市热岛效应形成原理城市热岛效应：指的是城市中心比郊区温度高的现象。

城市热岛效应是因城市大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”。

形成因素城下垫面热岛效应，受城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响。

城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。

城市地表含水量少，热量更多地以显热形式进入空气中，导致空气升温。

同时城市地表对太阳光的吸收率较自然地表高，能吸收更多的太阳辐射，进而使空气得到的热量也更多，温度升高。

如夏天里，草坪温度32℃、树冠温度30℃的时候，水泥地面的温度可以达到57℃，柏油马路的温度更高达63℃，这些高温物体形成巨大的热源，烘烤着周围的大气。

城区大量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等材料为主的下垫层，这些材料热容量、导热率比郊区自然界的下垫层要大得多，而对太阳光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下垫层表面温度远远高于气温，其中沥青路面和屋顶温度可高出气温8℃～17℃。

此时下垫层的热量主要以湍流形式传导，推动周围大气上升流动，形成“涌泉风”，并使城区气温升高;在夜间城市下垫面层主要通过长波辐射,使近地面大气层温度上升。

由于城区下垫层保水性差，水分蒸发散耗的热量少（地面每蒸发1g水，下垫层失去2.5kJ的潜热），所以城区潜热大，温度也高。

人工热源城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆。

这些机器和人类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。

工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。

工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量。

水气影响除了绿地能够有效缓解城市热岛效应之外，水面、风等也是造成城市热岛的因素。

北京城市复杂下垫面条件下三种边界层测风资料对比

北京城市复杂下垫面条件下三种边界层测风资料对比
朱苹１，王成刚１，严家德１，李炬２
（１．南京信息工程大学大气物理学院，江苏南京２１００４４；２．中国气象局北京城市气象研究所，北京１０００８９）
摘要：利用２０１６年８月２８日至９月２日北京市朝阳区气象观测站激光测风雷达、风廓线雷达和ＧＰＳ探空仪同步观测数据，对比分析三种测风仪在城市复杂下垫面条件下边界层不同高度处的测风性能。结果表明：（１）激光测风雷达与ＧＰＳ探空仪测风结果具有较好一致性，风速、风向的相关系数分别为０．６６～０．９６、０．７１～０．９８，其中风速平均绝对误差小于２ｍ·ｓ－１，风向误差在２０°之内。（２）风廓线雷达资料的精度相对较差，与ＧＰＳ探空仪的风速、风向相关系数分别为０．６６～０．９１、０．５５～０．８６，误差随高度呈现先减后增的垂直分布特征。其中，４００～１０００ｍ高度范围两种资料的吻合度最高，相关系数在０．８０以上，为仪器最佳测量范围；此外，风廓线雷达的风速整体高于ＧＰＳ探空仪，两者最大偏差可达４ｍ·ｓ－１左右，风向平均误差最大可达３０°。（３）ＧＰＳ探空仪的工作方式及测量结果也存在不足，一是观测频次较低，难以详细、精准地描述边界层风场结构的变化过程；二是当存在垂直风切变时，探测初期具有明显滞后性，由当前状态转变为真实的风场示踪物需要一定时间。关键词：北京城市；复杂下垫面；边界层测风；资料对比文章编号：１００６－７６３９（２０１８）０５－０７９４－０８ＤＯＩ：１０．１１７５５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０１８）－０５－０７９４中图分类号：Ｐ４１２．１６文献标志码：Ａ
为了获取更高精度、更精细、更全面的城市边界层风场数据，目前应用的新型测风仪器主要有：（１）ＧＰＳ探空仪。测量系统以气球为示踪物，利用ＧＰＳ卫星观测网或Ｌ波段雷达确定气球位置，进而获取

城市下垫面对渤海湾海风锋特征影响的一次数值试验

城市下垫面对渤海湾海风锋特征影响的一次数值试验
梁钊明高守亭２王东海王彦
１中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京１０００８１
２中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室，北京１０００２９
ＬＩＡＮＧＺｈａｏｍｉｎｇ，ＧＡＯＳｈｏｕｔｉｎｇ，ＷＡＮＧＤｏｎｇｈａｉ，ａｎｄＷＡＮＧＹａｎ
１ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｅｖｅｒｅＷｅａｔｈｅｒ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１２ＬａｂｏｒａｔｏｙｏｒｆＣｌｏｕｄ－ＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＳｅｖｅｒｅＳｔｏｒｍｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９
ｄｏｉ：１０．３８７８￣．ｉｓｓｎ．１００６－９８９５．２０１３．１２１５３
ＡＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＵｒｂａｎＵｎｄｅｒｌｙｉｎｇＳｕｒｆａｃｅＥｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａＳｅａＢｒｅｅｚｅＦｒｏｎｔｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＢａｙＲｅｇｉｏｎ

长三角城市群下垫面变化气候效应的模拟研究

ｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈａｔｔｈｅｌａｎｄｕｓｅｃｈａｎｇｅ（ＬＵＣ）ｏｖｅｒＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＤｅｌｔａｍａｙｒｅｓｕｌｔｉｎｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｒｅｇｉｏｎ —
的高分辨可变网格区域版及其全球版模式的数值模拟，研究长三角城市群下垫面变化带来的夏季
气候效应，并尝试探讨大尺度环流的响应。其中ＬＭＤＺ高分辨区域模式的模拟结果表明长三角城市群下垫面变化可导致夏季长三角地区接受的净辐射明显增加，感热通量上升，潜热通量下降，引起局地地表温度显著上升。同时西太平洋副热带高压西伸北抬控制长三角地区，反气旋性水汽通量异常，导致该地区降水异常减少。进一步对ＬＭＤＺ全球模式的模拟结果分析，发现长三角城市群下垫面变化可能会引起大气基本模态的变化，进而引起南北半球中高纬异常波列结构的出现。
ＨＵＡＺｈｅｎｆｅｉ，ＪＩＡＮＧＺｈｉｈｏｎｇ，ＬＩＺｈａｏｘｉｎ，ｅｔａ１．ＮｕｍｅｉｆｅＮｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｌｉｍａｔｅｅｆｅｃｔｓｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｏｖｅｒｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒ

下垫面变化对城市内涝的影响

３个阶段，城市内涝积水分析的精度取决于对上述过程的合理模拟。基于我国城市目前所具备的基础资料条件，在已有的研究基础上，分别选用ＳＣＳ产流模型、二
维非恒定流汇流模型和等效排水管网模型模拟城市暴雨产、汇、排过程（整体模型结构见图１），基于水量平衡
建了城市洪涝灾害积水模型。以蚌埠市为例，通过分析２００６年与２０１４年的土壤及下垫面资料，确定产流关键参
数。计算２Ｏ年重现期降雨条件下的城市积水情况，对比分析了下垫面变化对内涝灾害的影响。关键词：城市内涝；土地利用；下垫面变化；积水分析中图法分类号：Ｐ６４：ＴＵ９９２文献标识码：Ｂ文章编号：１６７３－９２６４（２０１４）０６－３８ — ０６
需参数少，对资料和数据的要求不严格，更适用于资料缺乏地区； ② 对影响产流的因素有清晰的考量，可以量
化下垫面特点和土地利用方式及水土保持现状等，对于本文的研究内容有直接帮助； ③ 计算参数可与ＧＩＳ平台
城市加速发展时期，这说明我国将在较长时间内处于快速城镇化阶段。城市地表具有不透水面积大、汇流时间短、排水问题复杂、产汇排相互影响等特征，使得城市地区水循环与自然区域迥异，易发内涝灾害。近几年，

城市热岛效应的成因及对策

城市热岛效应的成因及对策在现代城市的快速发展中，“城市热岛效应”逐渐成为一个备受关注的问题。

它就像是城市中的一个“热魔”，让城市在夏季变得更加酷热难耐。

那么，究竟是什么导致了城市热岛效应的产生？我们又该如何应对这一现象呢？城市热岛效应，简单来说，就是城市中心的温度明显高于周边郊区的现象。

造成这种现象的原因是多方面的。

首先，城市的下垫面性质发生了巨大改变。

在城市中，大量的建筑物、道路、广场等都是由混凝土、沥青等材料构成，这些材料的比热容较小，在白天吸收大量的太阳辐射后，迅速升温，并且在夜间也会缓慢释放热量。

相比之下，郊区的土壤、植被等自然下垫面能够更好地吸收和储存水分，通过蒸发等方式调节温度，从而使得郊区的温度相对较低。

其次，城市中的人为热量排放也是一个重要因素。

随着城市人口的增加和经济的发展，工厂、交通工具、空调等设备不断排放出大量的热量。

特别是在冬季，采暖设备的广泛使用更是加剧了热量的排放。

这些人为产生的热量使得城市的温度进一步升高。

再者，城市中的大气污染也对热岛效应起到了推波助澜的作用。

大气中的污染物，如颗粒物、二氧化碳、氮氧化物等，会吸收和散射太阳辐射，减少地面的有效辐射，从而导致城市温度上升。

同时，污染物还会影响大气的透明度和对流，阻碍热量的扩散。

此外，城市的几何形状和布局也会影响热岛效应。

高楼大厦密集的区域，通风不畅，热量难以散发。

而城市中的街道、河道等狭窄的空间，也不利于空气的流通和热量的交换。

面对城市热岛效应带来的种种问题，我们需要采取一系列的对策来缓解和改善这一状况。

加强城市绿化是一项重要的措施。

增加城市中的绿地面积，种植树木、花草等植被，不仅可以美化环境，还能够通过植物的蒸腾作用吸收热量，降低气温。

树木还可以提供遮荫，减少建筑物和道路对太阳辐射的吸收。

在城市规划中，应该合理布局公园、绿地，形成绿色廊道，将城市中的各个区域连接起来，促进空气的流通和热量的交换。

改善城市的下垫面性质也是关键。