第5章城市混合层高度的确定VIP专享

1 第5 章 城市混合层高度模式 城市混合层是指靠近城市下垫面的一部分大气。在这一层大气中，通过城市下垫面热力和动力的湍流混合作用，对气象要素的演变和污染物质的迁移转化发生直接的影响。在空气质量模式中，都把混合层的顶部当成污染物质的反射面。也就是说，如果把混合层当成容纳污染物质的箱子的高度，混合层顶就是箱子的盖。因此，混合层结构及其发展的理论预测模式的研究，对于城市边界层气候和污染气象的研究具有重要意义。特别是对于了解一个城市地区的大气容量和自净能力也是十分重要的。 图5.1 城市边界层的分层示意图 在城市建筑物顶以下至地面这一层称为—城市覆盖层（Urban canopy lay er,简称UCL）。它受人类活动的影响最大。它与建筑物的密度、高度、几何形状、外表面涂料、颜色、街道宽度和朝向、路面铺砌材料、不透水面积、绿化面积、建筑材料、空气中污染物浓度以及人为热和人为水汽的排放量等关系甚大，属于小尺度气候。其中还可分为：建筑气候、街道峡谷气候（u rban cany on, 由一条街道和两旁建筑物墙壁所组成）、住宅区气候、商业区气侯，工业区气候，等等。由建筑物顶向上到积云中部高度，这一层可称为城市边界层（u rban bou ndary lay er,简称 UBL），它受城市周围局地环境、城市大气质量（污染为性质及其浓度） 2 、城市建筑物结构、布局、高度、下垫面热力、和动力影响，在这一层中湍流混合作用显著，与城市覆盖层间存在着物质、能量的交换，并受城市地形、四周环境及区域和局地气候（区域气候因子）的影响，属中尺度气候。在城市的下风方向还有一个“城市尾羽层”，也可称为“城市尾烟气层”（u rban plu me）。这一层中的气流、污染物、云、雾、降水和气温等都受城市下垫面及边界层的影响。在“城市尾羽层”之下为“乡村边界层”（ ru ral bou ndary lay er,简称 RBL）。Oke(1980)曾根据大量资料[8]综合分析指出：在不同风速下，城市对下风方向的影响可达 30km，最大时可达到 100km 以上。但在区域静风条件下，城市又有显著的热岛环流时，城区出现穹隆形尘盖（u rban dome）。这时，城市尾羽层就不存在了，见图5.2 所示。 图5.2 静风时城市大气尘盖示意图 城市大气边界层的上限高度因天气条件而异，白天与夜晚不同。在中纬度大城市，晴天常见的情况是白天可达到 1000—1500m，而夜晚只有 200—250m 左右；静风时夜晚城市尘盖顶高度有时只有 100—200m 之间。 5 ....