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摘要：随着时代的发展和社会的进步，特别是社会主义建设和城市化的飞速发展，我国城市建设事业取得了巨大成就。但是，现阶段我国城市大多盲目发展，规划与设计中存在诸多问题，如城市的规划和设计中缺乏与城市气象工作者的必要沟通，忽略了城市气候特征与城市规划设计的联系。下面，本文简要就规划与设计中城市气候问题进行探讨。
关键词：城市气候；城市规划与设计；
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
前言
城市可持续发展的目标是人与自然环境的协调发展,作为城市自然环境的一个方面,城市气候亦需要城市发展与之协调。城市气候和城市发展互为关联,一方面城市发展状况对区域气候产生影响,另一方面城市区域气候又反作用于城市。因此正确认识城市气候特征,是城市可持续发展的先决条件，在城市规划设计中必须关注城市气候问题。
1年均风向频率玫瑰图与城市规划设计
随着经济社会和科技的发展和国内外专家学者研究发现，城市规划布局中一直以年均风向频率玫瑰图作为确定城市工业区(或城市污染源)和生活居住区相对位置的单一的依据存在着明显的偏差。美国城市气象学者兰兹伯格在其《城市气候》一书中例举了美国东部城市的工业布局。只因当地盛行西风,就把工业区放在城市东部,以期减少市内空气污染。事实上,在静稳的天气下,空气混合层高度低,工厂排放出的烟气更易造成空气污染。而在这种天气,当地风向恰恰不是西风而是东风,工业区放在城市东部反而导致城市烟气弥漫、污染严重。
我国国家气象局气象研究所的朱瑞兆先生对我国城市气候研究后也得出同样结论,如从南昌年均风向频率玫瑰图看,南昌全年盛行北风,但实际上在夏季的月份里,西南风的风频也很高,形成冬夏对吹的局面。如果按常规仅依据年均风向频率玫瑰图,将工业区布置在北部下风区,到夏季,生活区必饱受烟尘弥漫、大气污染之苦。所以工业区应选择最小风频方向,只有这样才能使从该方向来的污染机会最小(如图1)。
图1：南昌风向频率图
我国地域辽阔,各地的自然环境千差万别,各地小气候在城市规划布局中也起着重要作用。如临近水面的城市,由于受“水陆风”的影响,在考虑年均风频方向影响时,亦不应忽略小气候环流的影响,所以像烟台这样的海滨城市,最佳的居住区与工业区布局,应是沿海边平行布置。而在云南西双版纳地区,由于年均风速在0.9 m/s以下,被称为无风区,过去城市规划很少考虑这种风型,这是极不合理的。这些地区的工业区与居住区的布置一定要考虑必要的卫生隔离,否则大气污染将十分严重。
2传统聚落模式与当代城镇环境
由于我国特殊的地理位置,全国大部分地区夏季常年盛行东南风,冬季则以西北风为主导风向。因此我国传统聚落大多寻找能接纳温暖、潮湿的东南风和阻隔寒冷、干燥的西北风的自然环境,于是形成北依山岭、南临河湖的传统聚落模式。我国古代盛行的“风水”模式也正是如此。今天从我国不少历史城市中也能看到这种环境模式,如泉州、北京、呼和浩特等。这种传统聚落环境的选择,从气候学角度分析,可知其对于当时农业社会发展的重要作用。在春夏季节,来自东南方向的暖湿气流与聚落前方的水体蒸汽相汇,加大了聚落上空的云量,当遇北部山岭时,会在聚落区域产生降水,这在靠天吃饭的古代农业社会无疑是十分有利的;而秋冬之季,北部的山岭又阻挡了西北南下的寒流,减缓并延迟了寒流的影响,使该区域
成为宜于居住的环境。这种以整体观念选择聚落环境的方式,表现出中国古人朴素的生态环境观。
那么今天我们如何对待这份遗产呢?一些学者著书立说,积极在现代聚落选址和城市设计中倡导这种传统聚落模式,更有一些先行者已在一些城市设计中纳入这种模式。这从气候学角度来看,则是不恰当的。因为时过境迁,随着城市化进程的加剧,现代城市与古代聚落存在着本质的差别。由于现代工业生产造成的大量烟尘和有害气体,以及现代人口密度过高的城市生活所产生的各种悬尘和病菌,充塞于城市上空。这些有害物质需要穿城而过的风及降水将其冲散和洗涤。对于具有传统聚落模式的环境,春夏,东南季风和充足的降雨,对大气清洁十分有利;冬季,则由于西北风被阻,使城市上空的烟尘难以被排掉,且越聚越多,产生像盖子一样阻碍气流垂直运动的逆温层,整个城市处在烟雾笼罩之中。
在北方又因居民采暖的需要,空气中排烟排尘增加,使这一问题更为严重。如呼和浩特在冬季无风的傍晚和清晨日出之前,常有“雾都”之感。此间不但给交通安全运行带来问题,而且市民呼吸道发病率急剧上升。据当地卫生部门统计,每年11～12月份,空气中病菌等有害成分最多,引发呼吸道疾病要比平时高出70个百分点。过去人们常将其简单地归为大气污染,而实际上这是大气污染与地理环境双重作用的结果。因此对待传统聚落模式,须因地制宜,全面考虑;而已处于这样环境的城市,应采取相关措施,综合决策。
3城市高大建筑群布局与城市“热岛”问题
近几年,随着城市人口的增加和用地紧张,一方面城市规模不断扩大,另一方面市中心高大建筑群日益密集,对城市气候环境产生的影响也越来越大,比较突出的是加剧了城市的“热岛效应”。“热岛效应”是由于城市特殊的下垫面减少了地表反射率和蒸发量,以及地表粗糙度的加大、人工热源的排放、污染加剧等,改变了局地环流和热量收支,使城市平均温度高于郊区的现象。它与城市建筑物的密度、城市规模、人口密切相关(图2)。在大城市,像北京和上海,城市中心区白天的平均气温往往高出郊区2～3℃,夜晚无风时可达6～8℃。在低纬度地区的炎热夏季,“热岛效应”使得生活在城市中的人们,更觉炎热难熬。可能由于城市景观和地价方面的考虑,许多城市将高层建筑聚集到一起,由于建筑密度大、容积率高、空调等人工热源排放量大,“热岛效应”也十分明显。
图2：北美和欧洲最大热岛强度与居民人口关系
在城市中一些特殊的下垫面,如大片绿地、水面往往有改善局部区域气候的能力,可减缓城市的“热岛效应”。但如果密集高大的建筑群布置不当,就会限制和阻碍这一能力的发挥。如我国一些临近水面的城市,往往为创造生动的水边城市景观,将高楼大厦鳞次栉比地排列于岸边,如上海、宜昌等。但从城市气候特性规律来考虑,对居住于这些高楼大厦后部的居民和减缓城市“热岛效应”十分不利。因为在太阳辐射下,由于水体与城市下垫面不同造成的温差,可产生局部区域环流的“水陆风”,但因高大建筑群的阻隔,使城市其他区域的人们享受临近水体的自然优势被大大减弱了。此外在一些大城市,由于高楼群的位置不当,或由于高楼组成的街道方位不对,也会使城市的一些区域感受不到气流运行带来的清洁、凉爽的空气。其后果是一方面强化了该区域的“热岛效应”,另一方面会使这里的空气越来越污浊,导致各类疾病的发生。
“热岛效应”的存在还会使市区与郊区产生一个温度差,出现“热岛环流”,特别是在无风的夜晚更为明显。“热岛环流”还能把污染物带到郊区,在那里降落,形成一个围绕城市的污染圈;或通过近地层的气流,把污染物再送回市区,形成重复污染。又由于高层建筑群的阻挡,风到城市后容易产生湍流,使空气强烈混合,更加剧了这种污染。因此城市气候特征以及城市高层楼群建成后的气候影响,应成为设计前期可行性研究的一项重要内容。
结束语
随着人口稠密地区城市化进程的迅猛发展,现今某些城市气候特征会扩展到几百千米。同时,由于城市开发与建设的大规模扩展,气候对城市化的敏感性程度也会越来越强烈。因此在城市规划设计中，有科学态度的规划师和建筑师,认识到气候特征和城市规划设计的关系，建立开放的知识体系,并积极与城市气候工作者合作,使城市的发展真正建立在科学认识的基础上,为我们的明天创造出一个可持续发展的人居环境。
参考文献：
[1]朱瑞兆.风与城市规划,城市气候与城市规划.北京:科学出版社,1985.
[2]宋启林.独具特色的我国古代城市風水格局.华中建筑,1997(2):23～27
[3] 黄大田． 全球变暖、热岛效应与城市规划及城市设计［J］． 城市规划，2002，26( 9) : 77 ～79．
关键词：城市气候；城市规划与设计；
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
前言
城市可持续发展的目标是人与自然环境的协调发展,作为城市自然环境的一个方面,城市气候亦需要城市发展与之协调。城市气候和城市发展互为关联,一方面城市发展状况对区域气候产生影响,另一方面城市区域气候又反作用于城市。因此正确认识城市气候特征,是城市可持续发展的先决条件，在城市规划设计中必须关注城市气候问题。
1年均风向频率玫瑰图与城市规划设计
随着经济社会和科技的发展和国内外专家学者研究发现，城市规划布局中一直以年均风向频率玫瑰图作为确定城市工业区(或城市污染源)和生活居住区相对位置的单一的依据存在着明显的偏差。美国城市气象学者兰兹伯格在其《城市气候》一书中例举了美国东部城市的工业布局。只因当地盛行西风,就把工业区放在城市东部,以期减少市内空气污染。事实上,在静稳的天气下,空气混合层高度低,工厂排放出的烟气更易造成空气污染。而在这种天气,当地风向恰恰不是西风而是东风,工业区放在城市东部反而导致城市烟气弥漫、污染严重。
我国国家气象局气象研究所的朱瑞兆先生对我国城市气候研究后也得出同样结论,如从南昌年均风向频率玫瑰图看,南昌全年盛行北风,但实际上在夏季的月份里,西南风的风频也很高,形成冬夏对吹的局面。如果按常规仅依据年均风向频率玫瑰图,将工业区布置在北部下风区,到夏季,生活区必饱受烟尘弥漫、大气污染之苦。所以工业区应选择最小风频方向,只有这样才能使从该方向来的污染机会最小(如图1)。
图1：南昌风向频率图
我国地域辽阔,各地的自然环境千差万别,各地小气候在城市规划布局中也起着重要作用。如临近水面的城市,由于受“水陆风”的影响,在考虑年均风频方向影响时,亦不应忽略小气候环流的影响,所以像烟台这样的海滨城市,最佳的居住区与工业区布局,应是沿海边平行布置。而在云南西双版纳地区,由于年均风速在0.9 m/s以下,被称为无风区,过去城市规划很少考虑这种风型,这是极不合理的。这些地区的工业区与居住区的布置一定要考虑必要的卫生隔离,否则大气污染将十分严重。
2传统聚落模式与当代城镇环境
由于我国特殊的地理位置,全国大部分地区夏季常年盛行东南风,冬季则以西北风为主导风向。因此我国传统聚落大多寻找能接纳温暖、潮湿的东南风和阻隔寒冷、干燥的西北风的自然环境,于是形成北依山岭、南临河湖的传统聚落模式。我国古代盛行的“风水”模式也正是如此。今天从我国不少历史城市中也能看到这种环境模式,如泉州、北京、呼和浩特等。这种传统聚落环境的选择,从气候学角度分析,可知其对于当时农业社会发展的重要作用。在春夏季节,来自东南方向的暖湿气流与聚落前方的水体蒸汽相汇,加大了聚落上空的云量,当遇北部山岭时,会在聚落区域产生降水,这在靠天吃饭的古代农业社会无疑是十分有利的;而秋冬之季,北部的山岭又阻挡了西北南下的寒流,减缓并延迟了寒流的影响,使该区域
成为宜于居住的环境。这种以整体观念选择聚落环境的方式,表现出中国古人朴素的生态环境观。
那么今天我们如何对待这份遗产呢?一些学者著书立说,积极在现代聚落选址和城市设计中倡导这种传统聚落模式,更有一些先行者已在一些城市设计中纳入这种模式。这从气候学角度来看,则是不恰当的。因为时过境迁,随着城市化进程的加剧,现代城市与古代聚落存在着本质的差别。由于现代工业生产造成的大量烟尘和有害气体,以及现代人口密度过高的城市生活所产生的各种悬尘和病菌,充塞于城市上空。这些有害物质需要穿城而过的风及降水将其冲散和洗涤。对于具有传统聚落模式的环境,春夏,东南季风和充足的降雨,对大气清洁十分有利;冬季,则由于西北风被阻,使城市上空的烟尘难以被排掉,且越聚越多,产生像盖子一样阻碍气流垂直运动的逆温层,整个城市处在烟雾笼罩之中。
在北方又因居民采暖的需要,空气中排烟排尘增加,使这一问题更为严重。如呼和浩特在冬季无风的傍晚和清晨日出之前,常有“雾都”之感。此间不但给交通安全运行带来问题,而且市民呼吸道发病率急剧上升。据当地卫生部门统计,每年11～12月份,空气中病菌等有害成分最多,引发呼吸道疾病要比平时高出70个百分点。过去人们常将其简单地归为大气污染,而实际上这是大气污染与地理环境双重作用的结果。因此对待传统聚落模式,须因地制宜,全面考虑;而已处于这样环境的城市,应采取相关措施,综合决策。
3城市高大建筑群布局与城市“热岛”问题
近几年,随着城市人口的增加和用地紧张,一方面城市规模不断扩大,另一方面市中心高大建筑群日益密集,对城市气候环境产生的影响也越来越大,比较突出的是加剧了城市的“热岛效应”。“热岛效应”是由于城市特殊的下垫面减少了地表反射率和蒸发量,以及地表粗糙度的加大、人工热源的排放、污染加剧等,改变了局地环流和热量收支,使城市平均温度高于郊区的现象。它与城市建筑物的密度、城市规模、人口密切相关(图2)。在大城市,像北京和上海,城市中心区白天的平均气温往往高出郊区2～3℃,夜晚无风时可达6～8℃。在低纬度地区的炎热夏季,“热岛效应”使得生活在城市中的人们,更觉炎热难熬。可能由于城市景观和地价方面的考虑,许多城市将高层建筑聚集到一起,由于建筑密度大、容积率高、空调等人工热源排放量大,“热岛效应”也十分明显。
图2：北美和欧洲最大热岛强度与居民人口关系
在城市中一些特殊的下垫面,如大片绿地、水面往往有改善局部区域气候的能力,可减缓城市的“热岛效应”。但如果密集高大的建筑群布置不当,就会限制和阻碍这一能力的发挥。如我国一些临近水面的城市,往往为创造生动的水边城市景观,将高楼大厦鳞次栉比地排列于岸边,如上海、宜昌等。但从城市气候特性规律来考虑,对居住于这些高楼大厦后部的居民和减缓城市“热岛效应”十分不利。因为在太阳辐射下,由于水体与城市下垫面不同造成的温差,可产生局部区域环流的“水陆风”,但因高大建筑群的阻隔,使城市其他区域的人们享受临近水体的自然优势被大大减弱了。此外在一些大城市,由于高楼群的位置不当,或由于高楼组成的街道方位不对,也会使城市的一些区域感受不到气流运行带来的清洁、凉爽的空气。其后果是一方面强化了该区域的“热岛效应”,另一方面会使这里的空气越来越污浊,导致各类疾病的发生。
“热岛效应”的存在还会使市区与郊区产生一个温度差,出现“热岛环流”,特别是在无风的夜晚更为明显。“热岛环流”还能把污染物带到郊区,在那里降落,形成一个围绕城市的污染圈;或通过近地层的气流,把污染物再送回市区,形成重复污染。又由于高层建筑群的阻挡,风到城市后容易产生湍流,使空气强烈混合,更加剧了这种污染。因此城市气候特征以及城市高层楼群建成后的气候影响,应成为设计前期可行性研究的一项重要内容。
结束语
随着人口稠密地区城市化进程的迅猛发展,现今某些城市气候特征会扩展到几百千米。同时,由于城市开发与建设的大规模扩展,气候对城市化的敏感性程度也会越来越强烈。因此在城市规划设计中，有科学态度的规划师和建筑师,认识到气候特征和城市规划设计的关系，建立开放的知识体系,并积极与城市气候工作者合作,使城市的发展真正建立在科学认识的基础上,为我们的明天创造出一个可持续发展的人居环境。
参考文献：
[1]朱瑞兆.风与城市规划,城市气候与城市规划.北京:科学出版社,1985.
[2]宋启林.独具特色的我国古代城市風水格局.华中建筑,1997(2):23～27
[3] 黄大田． 全球变暖、热岛效应与城市规划及城市设计［J］． 城市规划，2002，26( 9) : 77 ～79．