大阪 香港 新加坡
纬度 /°N 56 52 49 40 34 35 22
1
人口密度/（人 /km2) 7300 9830 5360 28810 2000 14600 3730 3700
人为热 /(w/m2)
127 21 19 117 21 26 4 3
净辐射 /(w/m2)
42 57 57 93 108
P为大气透明系数，P=1表明大气完全透明，P=0为 完全不透明，一般情况下大气透明度为0.6-0.7；
m为太阳辐射经过的大气层厚度，又称大气光学质量， 取太阳在天顶时所通过的大气层厚度为1.0。 m=1/sin(h) 如下图：
大气层厚度与太阳高度角的关系m=1/sin(h)
城郊太阳辐射差异
城市人口集中，活动强度和频度大，排放进空气的 污染物浓度大城市空气混浊透明度小直接辐 射少散射辐射多城市的总辐射一般比郊区少
•城市气候所涉及的范围主要包括三个部分即: 城市覆盖层、城市边界层和市尾烟气层。
第1节 城市的热量 一、城市的太阳辐射及日照 二、城市热量
一、 城市的太阳辐射及日照 （一） 太阳辐射强度
I=I0 P m
I为通过m个单位厚度大气层后的辐射强度；
I0 为 大 气 上 界 太 阳 辐 射 强 度 （ 太 阳 常 数 =1325.8~1395.6w/m2）；
之差互间往往经过 多次反复反射和吸收，一般情况下，城市的地面 反射率小于郊区。(反射率小意味着吸收率高)
但在中、高纬度地区，冬季积雪和植物枯黄等 原因，城、郊的反射率可能有较大变化。
在有效辐射方面，因城市的温度偏高，地面长波辐 射量较大，但因城市上空微尘较多，大气逆辐射 又比郊区多，故二者相抵，城市的有效辐射与郊 区差别甚微。
110 110
人为热的大量输入: 工业生产、家庭炉灶、 空调制冷、机动车排放、冬季取暖等\
下垫面导热率高出乡村3倍, 热容量较乡村大 1/3倍, 因而贮热量大
热收入远高于乡村
（三） 城市热量平衡
小气候研究表明，下垫面热量平衡各分量 的相对分配状况直接决定着小气候的温度 分布特点。
城市的热量收入有净辐射和人为热; 热量支出则有下垫面与空气的显热交换、
筑群高度与街道宽度之比: H/D
北墙冬半年完全荫蔽, 夏半年一天两次日照, 但时 间不长; 南墙每天一次, 但随太阳赤纬增加而减少
西安(北纬34)街道可照时间(h)
街道 朝向
南墙
北墙
平面
H/D 1/2 1/1 2/1 3/1 1/2 1/1 2/1 3/1
全年 可照 3180.42112.71346.5 986.3 650.2 524.3 382.6 300.6 4394.4 时数
下列（ ）不是城市生态系统物质循环的特点。 A．所需物质对外界有依赖性 B．物质既有输人又有输出 C．生活性物质远远大于生产性物质 D．物质循环中产生大量废物
城市生态系统的调控机制是（ ）。
A．通过自然选择的负反馈为主 B．通过自然选择的正反馈为主 C．通过人工选择的负反馈为主 D．通过人工选择的正反馈为主
第三章 城市气候特征
第1节 城市的热量 第2节 城市的水 第3节 城市与风
气候是生物生存所不可缺少的生态因子之一。 城市气候是在区域气候的背景下，经城市化后，在
人类活动的影响下形成的一种局地气候。
城市气候对城市居民的生存与发展有着各种直接或 间接的影响。是城市生态环境的重要组成部分。
因城市建设与发展，下垫面、空气成分发生变化， 增加了人为热与人为水汽，使城市内部许多气候要 素发生变化，与周围郊区产生了差别，表现出明显 的城市气候特征。
一年中由于太阳高度角随季节、时间周期性变动， 太阳辐射透过的大气层厚度有所不同，在中、高纬 度地区，城、郊太阳辐射强度的差异也有明显的周 期性变化。冬季的太阳高度角最小，又值采暖季节， 城市空气污染较重，大气透明系数小，城郊间太阳 辐射强度的差异最大。
（二） 光 质
太阳辐射透过大气层过程中，光波越短越容 易被散射，而长波光线则透射较强。
一般，在高纬度地区，采暖期长，耗能量大，人 为热排放量也较大。由于纬度增加年净辐射量相 对减少，故随纬度增加人为热在城市热量来源中 所占的比例也随之增大，且有季节性变化，冬季 的比重最高。
不同城市年平均人为热排放量
（引自ndsber，1981年）
城市名称
莫斯科 西柏林 温哥华 曼哈顿 洛杉矶
综上所述，城市的总辐射比郊区少，但反射率较低， 而城郊之间的有效辐射相差不大，故城市与郊区 的净辐射一般无显著差别。
Qm=Q（1-α）-E*
（二） 人为热
现代城市的人口和各种生产、运输等活动高度集 中，通过大量燃烧、呼吸等活动，在城市内所排 放的大量人为热量。
人为热在城市总热量来源中所占的比重受城市的 地理位置、城市性质、城市规模、人口密度、能 源消耗以及气候、季节等因素影响。
H:建筑群高度,D:街道宽度
二、 城市热量
（一） 净辐射 地表面由于吸收太阳总辐射而获得热量，但又
通过地面的反射，地面辐射等方式失去热量。 “收入”与“支出”的辐射量之差，称为辐 射差额，又称净辐射。 净辐射直接影响地面实际的热量状况.
净辐射公式：
Qm=Q（1-α）-E* Qm为净辐射； Q为太阳总辐射（直接辐射+散射辐射）； α为地面反射率； E*为有效辐射，是地面辐射与大气逆辐射
城市上空大气透明系数较小，较多的短波在 经过大气层后被散射，达到地面的短波比 例较少，而长波比例有所增加。
据报导，太阳辐射中可见光部分在城市地区 也有所减弱。
（三） 日照
城市日照总时数和日照百分率小于乡村 1 大气污染物多,云雾多, 透明度小; 2 热岛效应所引起的对流云经常出现
城市内部日照地区差异明显 此为建筑物遮阴所致, 主要取决于街道走向, 及建
下垫面与空气的潜热交换以及下垫面的贮 热量等。
城乡热量平衡式： 乡：Qr=H+LE+G+A+P 城：Qu+QF=QH+QE+QG+QA+QP
式中 Qr、Qu:净辐射，
QF：人为热， H、QH：下垫面与空气间的湍流显热交换， LE、QE：下垫面与空气潜热交换， G、QG：下垫面贮热量， A、QA：热平流量。 P、QP：植物光合作用富集能量