城市气候

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第553页（3648字）

是在区域气候背景上由城市特殊下垫面的影响形成的有别于周围乡村的局地气候特征。

城市气候特征受两类因素制约：一是太阳辐射、大气环流和地理环境(经纬度、地形、海陆位置等)的大气候和区域气候背景的影响；另一是城市景观本身的特征的气候效应在上述背景上的表现。这两者是相辅相成的。由此表明，城市气候特征不仅随城市的规模、建筑物排列走向、密度、几何形状等的差异而变化，而且因所在区域气候背景不同而各具特色。

研究城市气候及其成因是气候形成理论的重要部分，而且对国民经济建设具有重大价值。

城市的形成和发展，是人类活动改变环境的主要内容。环境的变化反馈到大气，引起气候的改变。

不同地区的城市气候特点虽有差别，但是它们还有可循的共同规律，掌握这些规律可为气候改造提供科学依据，尤其是在城市规划、城市建设和环境保护工作中，在充分了解城市气候特征及其机理的基础上，才能做出合理的规划和布局，达到趋利避害造福人类的目的。

自从人类社会出现城市开始，人们对城市景观和空气污染就有所描述。

公元前24年，罗马Horace就曾在诗歌中描述过古罗马城中烟尘蔽日的景象。在中国古藉书中，总是把人口密集的城市写为“人烟稠密”、“尘世”等。

着名的罗马工程师和建筑学家M．Vitruvius在公元前50年左右就建议城市的建造和选址应考虑气候条件。

在欧洲，从13世纪起，人们就注意到城市生活产生的特殊气候。

例如英国伦敦，由于人口的迅速增长，造成空气污染、火灾频繁和传染病流行。1661年，John Evelyn在他的着作中曾描写过伦敦硫磺烟尘蔽日的混浊景象和空气中弥漫着令人窒息的臭味。

自从18世纪以来，采用气象观测仪器。

气象和气候要素的定性描述转为定量测量，促进了城市气候研究的进展。

在法国，L．Cotte于1774年公布了巴黎的最高、最低气温和降水的测量结果；从1671年开始，J．D．Cassini在巴黎观象台地下室(距地面28m)进行地温观测，为研究城市地温累积资料。在这段时间，关于城市气候的研究陆续发表了一些零散的文章和资料。系统地研究城市气候是到19世纪英国的L．Howard开始。他分析和对比伦敦市内和郊区的气象记录，在1818年发表巨着《伦敦气候》一书，受到世界各国的普遍关注。在1820年和1833年分别再版该书，作了内容上的补充和修正。

他首次提出“城市雾”这一名词，首次发现城市中心的温度比郊区高这一城市气候中特有“城市热岛”现象。并指出，城乡温差△T_u－r(又称热岛强度)在伦敦是夜间大，白天小；秋季(11月)最大，春季(5月)最小。

1855年，法国的E．Renou汇编了他和一组气象观测人员测得的巴黎气象资料，指出巴黎中心的温度比郊区高1～2℃，市内风速比郊外小。

他还指出，由于工厂烟囱不断排放出污染空气的烟云，使城市上空的大气比乡村混浊、氨化。并且他进一步分析发现，城市减缓了空气温度曲线的陡度，改变了温度的变幅。

总之，19世纪城市气候的研究内容主要以温度为主，也有少数人涉及到雾和降水的研究，除了上述伦敦城市外，还有法国巴黎。1892年，德国学者G．Hellmann首先讨论了城市对降水的影响。

1917年，奥地利W．Sehmidt对城市不同景观地区作微气象观测，在短时间内，可以收集到多个点资料。1927年，他将汽车装备气象仪器在全城作巡回流动观测，把观测资料经过时间订正后绘出全城的等值线分布图。

与此同时，德国A．Schmass在分析慕尼黑的降水状况时指出，城市的背风侧降水增加；还发现城市与其周围郊区之间有微弱的“城市微风”环流，实际上这就是最早发现的城市“热岛”环流。

第一次世界大战后，德国学者A．Kratzer总结了1930年以前各国城市气候的研究工作，并于1937年写出了第1部《城市气候》书，指出在20世纪30年代以前，城市气候方面的论文和着作以描述城市气候特征和现象为主，阐述的原因是定性的。

第二次世界大战后，工业化高速度发展，城市规模迅速扩大，随之而来的是工厂的烟气严重污染了空气，能见度恶化。这种状况促进了研究工作向纵深方向发展，加速观测仪器和方法的现代化，同时需要进一步揭示城市气候形成的物理机制和寻找减少公害、保护环境的技术和措施。到20世纪60年代末，除了欧洲和北美洲外，亚洲、非洲、大洋洲和南美洲都陆续发表了许多有关城市气候方面的着作。1968年在比利时布鲁塞尔联合国世界气象组织(WMO)召开第1次国际性的“城市气候和建筑气候学讨论会”。

之后，美国若干所高等学校和研究机构于1969～1970年共同拟定“METROMEX”(Metropolitan Meteorological Expertment)的大都市气象观测计划，选择美国中部平原地区密苏里州的St．Louis城作为试验基地，进行世界上第1次大协作的城市气象观测和研究。1981年，美国H．E．Landsberg发表《城市气候》专着，不久译成多种文字。

1981年8月，在德国汉堡召开国际气象与大气物理协会(IAMAP)的第3次科学大会，在这次会议的CL－3专题组(人类活动对城市和区域气候的影响组)，有一些不发达地区的国家和城市的气候论文在会上宣读。

不久，南京大学大气科学系组织大量人力、物力对南京市作规模大、技术新的3次城市气候考察，对市中心和郊外分别采用低空探空、小球测风和汽车巡回观测，并对获取的资料作了详尽的分析。

同时，上海、北京、广州、重庆、青岛、芜湖等城市，都先后借助于污染调查开展了一些城市气候的观测和研究工作，并从定性描述到定量计算。1985年，周淑贞、张超编写的《城市气候学导论》和中国地理学会编着的《城市气候与城市规划》着作分别由华师大出版社和科学出版社出版。

最近10～20年来，各国学者注重城市气候的理论研究和应用研究，主要在城市气候的数值模拟和新技术新方法的应用方面，开展了许多工作。例如1970年，L．O．Myrup和W．Bach由能量平衡方程导出城市热岛的静力学模式；Y．Delage和P．A．Taylar根据M．A．Estogue的数值模式经过扩充得到二维城市热岛环流模式，其模拟结果与实况有很多相似之处，但矛盾也不少。1972年和1975年，R．D．Bornstein提出和发展并命名为URBMET的，是用数值方法求解涡度方程而得。

后来他和别人对模式的时间步长加以改进，计算结果不仅与实测接近，而且计算工作量也减半了。

现在城市气候的数值模拟已从二维空间发展到三维空间。近来由于城市规划和环境保护的需要，城市气候的应用研究也受到了重视。

例如，张景哲提出的风的污染指数及其频率在城市总体规划中的的利用问题、对城市总体规划中的气候问题作了深刻的分析。

在城市气候的领域内，城市的地面和覆盖层以及边界层的能量收支和热岛的成因的定量研究，成为气候学者极其关注和力求解决的问题，但是目前尚难达到目的，还必须进一步揭示和探讨。

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【参考文献】：

1 Yoshino M M．Climate in a small area．University of Tokyo Press，1977，15～25

2 Landsberg H E．The Urban Climate．New York and London：Academik Press，1981．1～12

3 张景哲．地理研究，1982，(4)：10～15

4 周淑贞，张超．城市气候学导论．上海：华东师范大学出版社，1985，4～10

5 金一谔，等．气候学论文集．南京：南京大学出版社，1985．124～134

6 虞静明，等．气候学论文集．南京：南京大学出版社，1985．135～144

7 虞静明，等．气象科学，1988，34～43

(南京大学虞静明副教授撰；陆渝蓉审)