导语:城市干岛和湿岛效应原因是什么呢?城市干岛和湿岛效应是城市内部不同区域之间微气候的显著差异,并且这种现象源于城市内部的地形、建筑、植被等因素的复杂相互作用,给城市居民的生活带来了诸多影响,下面就一起去看看城市干岛效应是什么吧!
城市干岛和湿岛效应原因
城市
城市相对湿度比郊区小,有明显的干岛效应,这是城市气候中普遍的特征。城市对大气中水汽压的影响则比较复杂,以上海为例,据近7年(1984—1990年)城区11个站水汽压eu和相对湿度RHu的平均值与同时期周围4个近郊站平均水汽压er和相对湿度RHr相比较有明显的日变化。据实测ΔRhu-r的绝对值虽有变化,但皆为负值。全天皆呈现出“城市干岛效应”。
Δeu-r的日变化则不同,如果按一天中4个观测时刻(02、08、14、20时),分别计算其平均值,则发现在一年中多数月份夜间02时城区平均水汽压eu却高于郊区的er,出现“城市湿岛”。在暖季4月至11月有明显的干岛与湿岛昼夜交替的现象,其中尤以8月份为最突出。1984年8月13日14时(城市干岛)和同日02时(城市湿岛)干岛与湿岛昼夜交替的一次实例,此类现象在欧美许多城市大都经常出现于暖季。
上述现象的形成,既与下垫面因素又与天气条件密切相关。在白天太阳照射下,对于下垫面通过蒸散过程而进入低层空气中的水汽量,城区(绿地面积小,可供蒸发的水汽量少)小于郊区。
特别是在盛夏季节,郊区农作物生长茂密,城郊之间自然蒸散量的差值更大。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”。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”。
这种由于城郊凝露量不同而形成的城市湿岛,称为“凝露湿岛”,且大都在日落后若干小时内形成,在夜间维持。即是凝露湿岛的一个实例,在日出后因郊区气温升高,露水蒸发,很快郊区水汽压又高于城区,即转变为城市干岛。在城市干岛和城市湿岛出现时,必伴有城市热岛,这是因为城市干岛是城市热岛形成的原因之一(城市消耗于蒸散的热量少),而城市湿岛的形成又必须先具备城市热岛的存在。
城市
城区平均水汽压比郊区低,再加上有热岛效应,其相对湿度比郊区显得更小。以上海为例,上海近7年(1984—1990年)年平均相对湿度,城中心区不足74%,而郊区则在80%以上,呈现出明显的城市干岛(图略)。经普查,即使在水汽压分布呈现城市湿岛时,在相对湿度的分布上仍是城区小于四周郊区。
在国外,城市干岛与湿岛的研究以英国的莱斯特、加拿大的埃德蒙顿、美国的芝加哥和圣路易斯等城市为著称。其关于城市湿岛的形成多数归因于城郊凝露量的差异,少数论及因城区融雪比郊区快,在郊区尚有积雪时,城区因雪水融化蒸发,空气中水汽压增高,因而形成城市湿岛。根据笔者对上海1984年全年逐日逐个观测时刻大气中水汽压的城郊对比分析,还发现上海城市湿岛的形成,除上述凝露湿岛外,还有结霜湿岛、雾天湿岛、雨天湿岛和雪天湿岛等,它们都必须在风小而伴有城市热岛时,才能出现。
城市干岛效应是什么
城市干岛效应是指城市地区的空气湿度相对于周围地区较低的现象。
这种现象主要是由于城市地面主要由不透水的材料(如钢筋水泥)构成,导致降落的水分迅速通过管道排走,缺乏土壤和植被的吸收与保水能力,使得城市近地面空气难以从土壤和植被的蒸发中获得持续的水分补给,因此城市空气中的水分较少,湿度较低,从而形成孤立于周围地区的“干岛”。
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