(a) 대기 화학 성분 및 기후 영향 변경
산업 농업 생산은 주로 이산화탄소 (CO2), 메탄 (CH4), 일산화질소 (N2O), 염화불화탄소 (CFCS) 등 대기로 대량의 배기가스, 먼지 등의 오염물을 배출한다. 확실한 관찰에 따르면, 최근 수십 년 동안 대기 중 이 기체의 함량은 급격히 증가했고 성층권의 오존 O3 은 급격히 증가했다. 총량이 대폭 감소하다. 앞서 언급했듯이 이 가스는 9500nm (미크론) 와 12500- 17000μm 파장에 각각 O3 과 CO2 의 흡수대라는 두 개의 강한 흡수대가 있는 뚜렷한 온실효과를 가지고 있습니다. 특히 CO2 의 흡수대는 적외선 장파 복사의 약 70 ~ 90% 를 흡수합니다. 지상 가스 시스템의 장파 복사는 주로 대기 창이라고 하는 7000- 13000μm 의 파장 범위에 집중되어 있습니다. CH4, N2O, CFCS 와 같은 가스는 모두 이 대기 창 안에 흡수 대역을 가지고 있으며, 대기 중 이러한 온실가스 농도의 증가는 반드시 기후변화율에 중요한 역할을 할 것이다.
산업화 전 대기 중 CO2 농도는 장기적으로 (280 10) × 10-3 ml/L 정도에 안정되었지만 최근 수십 년 동안 급속히 상승하여 1990 년에는 345 에 달했다. 그림 8. 14 (약간) 는 미국 모나로아 화산 (1959- 1993) 측정치의 해마다 변화를 보여줍니다. 대기 중 이산화탄소 농도가 급격히 증가한 이유는 주로 대량의 화석 연료를 태우고 대량의 삼림을 벌채했기 때문이다. 대기 중으로 배출되는 CO2 (약 50%) 의 일부는 바다에 흡수되고, 다른 일부는 숲에 흡수되어 고체 생물로 자연계에 저장되는 것으로 나타났다. 그러나 현재 삼림에 대한 대량의 파괴로 인해 숲은 대기 중 CO2 흡수를 줄일 뿐만 아니라 파괴된 숲의 연소와 부패로 인해 대기 중으로 배출되는 CO2 의 양을 늘렸다. 현재, 미래의 이산화탄소 증가에 대해 많은 다른 예상이 있다. 예를 들어 현재 CO2 배출 수준에 따르면 2025 년 대기 CO2 농도는 4.25× 10-3mL/L 로 산업화 전10.55 배가 될 것입니다.
메탄 (CH4 바이오 가스) 은 또 다른 중요한 온실 가스입니다. 그것은 주로 논, 반추동물, 늪, 생물의 연소를 통해 대기로 배출된다. 200 년 전부터 1 10000 년까지 CH4 함량은 0.75-0.80× 10-3mL/L 로 안정되어 최근 몇 년간 급속히 증가했다. CH4 함량은 1950 에서 1.25× 10-3mL/L 로 증가하고 1990 에서 Dlugokencky 등은 전 세계 23 개 지정 육지 관측소와 태평양의 다른 위도에 있는 14 개 선박 관측소의 관측 기록을 근거로 지난 10 년 대기 중 CH4 혼합비 (M) 의 연간 변화치를 산정했다. 그림 8./Kloc 현재의 성장률에 따라 2000 년 대기 중 CH4 함량은 2.0× 10-3mL/L 에 이를 것으로 예상되며, 2030 년과 2050 년에는 각각 2.34 ~ 2.50×10-3 에 이를 것으로 전망된다.
산화아질소 (N2O) 가 대기 중의 배출은 농경지 면적의 증가와 질소 비료의 시용과 관련이 있다. 성층권 초음속 비행도 N2O 를 생성합니다. 산업화 전 대기 중 N2O 의 함량은 약 2.85× 10-3 ml/L, 1985 및 1990 이 각각 3.05×/KLOC 로 증가했다. 미래의 배출을 감안하면 2030 년까지 대기 중 N2O 의 함량이 3.50×10-3-4.50×10-3ML/L 로 증가할 것으로 예상된다. N2O 는 지구 온난화뿐만 아니라 성층권 오존 해체를 일으켜 광화학 작용을 통해 오존층을 파괴한다.
CFCS (CFCS) 는 냉동산업 (예: 냉장고), 스프레이, 발포제의 주요 원료이다. 프레온 1 1 (CC 12f, CFC 1 1) 과 같은 이 가족의 일부 화합물 최근 몇 년 동안 성층권 오존 파괴의 주요 요인으로 여겨졌기 때문에 CFC 1 1 및 CFC 12 의 생산을 제한하는 것은 이미 두드러진 국제적 문제가 되었다.
냉방업계가 발전하기 전에는 대기 중에 이런 기체 성분이 없었다. CFC 1 1 1945 에서 산업 배출이 시작되고 CFC 12 가 1935 에 존재합니다. 1980 까지 대류층 저층 CFC 1 1 함량은 약168 ×10-; 그림 8. 16 (약간) 은 최근 수십 년간 CFC 12 의 변화를 보여 주며, 향후 콘텐츠 변화는 미래의 제한에 따라 달라집니다.
특수 관찰 및 계산에 따르면 대기 중 주요 온실가스 농도의 연간 증가와 대기 중 감쇠 시간은 표 8.7 (약간) 에 나와 있습니다. CO2 를 제외한 대기 중 다른 온실가스의 함량이 매우 작기 때문에 미량가스라고 부르는 것을 알 수 있다. 그러나 그들의 온난화 작용은 매우 강하고, 연간 증가량이 크며, 대기 중 감쇠 시간이 길어서 영향이 크다.
오존 (O3) 은 또한 자연 요소 (태양 복사의 자외선이 고위층 대기 중의 산소 분자에 광화학반응을 일으킴) 에 의해 발생하는 온실가스이지만, 인간의 활동으로 배출될 수 있는 기체 파괴 (예: 염화불화탄소, 할로겐 메탄기 화합물, N2O, CH4, CO 등) 는 CFC/KC 그림 8. 17 (약간) 은 각 기후대 위사 평균 오존 총량의 연간 변화율 (196- 1985) 입니다. 그림에서 볼 수 있듯이, 1980 년대 초 이후 오존량이 급격히 감소했고 남극 최저치는-15%, 북극은-15% 였다. 60 N 에서 60 S 까지 오존 총량은 1978 부터 평균 300 여 단위에서 1987 의 290 단위 이하로 3 ~ 4% 감소했다. 수직 변화의 경우 15-20km 고도가 가장 많이 떨어지고 대류층 저층에서 약간 상승합니다. 남극 오존의 감소가 가장 두드러져 남극 중심 부근에' 남극 오존동' 이라는 극권이 형성되었다. 1979 부터 1987 까지 오존 최소 센터의 최소값은 270 단위에서 150 단위로 떨어졌고, 240 단위 미만의 지역이 계속 확대되면서 남극 오존동이 계속 강화되고 확대되고 있음을 보여준다. O3 총량은 1988 에서 상승했지만 1989 에서 다시 팽창했다. 1994 10 세계기상기구가 발표한 연구에 따르면 남극 대륙의 육지와 인근 해수면 상공의 오존비는 10 년 전 65% 이상 감소했다. 그러나, 일부 수치들은 대류층의 오존이 약간 증가했다는 것을 보여준다.
대기 중 온실가스의 증가는 기후가 따뜻해지고 해수면이 상승할 것이다. 현재 가장 신뢰할 수 있는 관측에 따르면 지구 기온은 1885 에서 1985 로 0.6-0.9 C 상승했다. 그림 8+00 (약간) 은 1860 에서 1985 까지의 실제 기온 변화 (전 세계 연평균 기온 1985 의 차이) 를 보여 지구 온난화 추세도 0.8 임을 보여 준다 1985 이후 전 세계 지표 온도가 계속 상승하면서 대부분의 학자들은 온실가스 배출로 인한 것으로 보고 있다. 이 그림은 세 가지 상황에서 온실가스 배출로 인한 온난화 효과를 보여 주며, 기후 모델의 계산 결과에 따르면 극지방은 적도보다 크고 겨울에는 여름보다 더 크다는 것을 알 수 있다.
전 세계 기온이 높아지면서 바닷물의 온도도 높아져 바닷물이 팽창하여 해수면이 상승한다. 또한 극지방의 강한 온난화로 인해 대기 중 CO2 농도가 두 배로 증가하면 극지방의 얼음이 녹고 얼음 경계가 극지방으로 수축하며 녹은 물이 해수면 상승으로 이어질 수 있습니다. 실제 관측 자료에 따르면 1880 년부터 1980 년까지 세계 해수면이 100 년 동안 10- 12cm 상승했다. 온실가스 배출이 1985 의 배출 기준을 통제할 경우 글로벌 해수면은 5.5cm/ 10a 의 속도로 상승하고 2030 년 해수면은 20cm, 2050 년에는 34cm 상승할 것으로 추산됩니다. 배출을 통제하지 않으면 2030 년 해수면이 10 으로 상승할 것이다.
온실가스의 증가는 강수와 글로벌 생태계에 어느 정도 영향을 미친다. 기후 모델 계산에 따르면 대기 중 CO2 함량은 두 배로 늘었고, 전 세계적으로 연간 총 강수량은 7- 1 1% 증가하지만 위도 변화는 다르다. 일반적으로 고위도 지역은 온난화로 강수량이 증가하고 중위도 지역은 온난화 후 부열대 가뭄 지역 북이동으로 건조해지고 아열대 지역 강수 증가, 저위도 지역은 온난화 대류 강화로 강수량이 증가한다.
지구 생태계의 경우, 인간 활동으로 인한 기후 온난화로 인해 고위도가 얼어붙은 툰드라 부분이 해동되고 숲의 북계가 극지 방향으로 발전할 수 있다. 중위도에서는 마르고, 습하고 따뜻한 숲과 생물군락이 점차 아열대 지역에서 들리는 생물군락으로 대체될 것이다. CO2 가 두 배로 늘어나면 글로벌 사막이 3% 확대되고 삼림 면적이 1 1%, 잔디가 1 1% 로 확대될 것으로 예상된다.
온실가스 중 오존층의 파괴는 주체 상태와 인체 건강에 큰 영향을 미친다. 오존의 감소는 지면에 도달하는 태양 복사의 자외선 복사를 증가시켰다. 대기 중 오존 총량이 1% 감소하면 지면에 도달하는 자외선 복사가 2% 증가할 것이다. 이런 자외선 복사는 리보 핵산 (DNA) 을 파괴하고 유전 정보를 바꾸고 단백질을 파괴하며 10m 수심이 깊은 단세포 해양 플랑크톤을 죽이고 어류 생산량을 줄이며 숲을 파괴하고 농작물 생산량과 품질을 낮추고 인체의 면역력을 약화시키고 눈을 손상시키고 피부암을 증가시키는 등의 질병을 일으킬 수 있다.
또한 인간 활동에서 배출되는 가스에는 황화물, 질소 화합물, 인공 먼지가 다량 함유되어 있어 공기 오염을 일으키고 일정한 조건 하에서 산성비를 형성하여 삼림, 어류, 농작물, 건물에 심각한 손실을 초래할 수 있다. 대기 중 먼지의 급속한 증가는 태양 복사를 약화시켜 온도, 구름 (먼지 속의 흡습핵) 및 강수에 영향을 미친다.
(b) 밑면 특성 및 기후 영향 변경
인간 활동은 여러 가지 방법으로 밑면의 자연적 특성을 바꿀 수 있다. 현재 가장 두드러진 것은 삼림, 비탈지, 가뭄 지역의 식물을 파괴하고 해양 석유 오염을 일으키는 것이다.
숲은 대기의 CO2 함량뿐만 아니라 독특한 삼림 기후를 형성하고 부근의 상당히 넓은 지역의 기후 조건에도 영향을 미치는 특수한 밑면이다. 삼림 관층은 대량의 입사 태양 복사를 흡수하여 광합성과 증산작용을 촉진시켜 자신의 온도가 많이 증가하지 않도록 할 수 있다. 낮에는 숲 밑의 지면이 수관에 가려져 있고, 태양 복사가 많이 침투하지 않으며, 온도도 급격히 높아지지 않는다. 밤에는 수관의 보호가 있어 효과적인 복사가 강하지 않아 온도가 낮아지기 쉽지 않다. 이에 따라 임내일 (년) 온도차가 숲 밖의 벌거벗음보다 작으며, 온도의 대륙도가 현저히 약해졌다.
삼림관은 강수를 가로막을 수 있고, 숲 아래 푸석한 부식질층과 고락물층은 물을 저장할 수 있으며, 강우 후 지표유출을 줄일 수 있기 때문에 삼림은' 녹색 저수창고' 라고 불릴 수 있다. 빗물이 천천히 토양에 스며들어 토양 수분과 증발할 수 있는 수분을 증가시켰다. 게다가 숲의 증산작용까지 더하면 숲의 절대 습도와 상대 습도가 모두 숲 밖의 벌거벗음보다 높다.
숲은 강우량을 증가시킬 수 있다. 기류가 캐노피를 통과할 때 숲의 방해와 마찰로 인해 어쩔 수 없이 상승하여 난류가 증가한다. 게다가, 삼림 지역은 공기 습도가 높고 응결 높이가 낮기 때문에 삼림 지역은 강수 기회가 많고 강우량도 공터 지역보다 많다. 실측 자료에 따르면 삼림 지역의 공기 습도는 비림 지역보다 15-25%, 연간 강수량은 6- 10% 증가할 수 있다.
숲은 풍속을 낮출 수 있다. 바람이 숲을 향할 때, 풍속은 숲의 바람면에서 변하여 숲에서 약 100m 떨어져 있다. 숲을 통과할 때 풍속이 급속히 낮아져 바람이 모래를 운반하면 모래가 가라앉아 점차 고정된다. 숲을 통과한 후, 숲의 바람을 등지고 일정 거리 내에 풍속이 여전히 줄어든다. 건조한 지역에서는 숲이 건조한 바람의 공격을 줄이고 방풍과 모래를 막을 수 있다. 연해 바람이 많이 부는 지역에서는 숲이 바닷바람의 침입을 막고 농지를 보호할 수 있다. 삼림 뿌리의 분비물은 미생물의 성장을 촉진하고 토양 구조를 개선할 수 있다. 삼림 커버 지역은 기후가 습윤하고, 물과 토양이 양호하며, 생태 균형이 선순환되어' 녹색 해양' 이라고 할 수 있다.
역사적으로 세계 삼림은 지구 육지 면적의 2/3 을 차지했지만 인구 증가, 농목업과 공업의 발전, 도시와 도로의 건설, 전쟁의 파괴로 세계 삼림 면적이 점차 감소하여 19 세기는 46%, 20 세기 초에는 37% 로 나타났다. 현재 전 세계 삼림 커버 면적은 평균 약 22% 이다. 중국 고대에도 울창한 숲이 덮여 있었다. 이후 인구 번식, 농지 확장, 명청 전란이 잦아 전국 삼림 커버율이 1949 로 8.6% 로 떨어졌다. 건국 이래 당과 정부는 대규모 식목 조림을 조직했는데, 조림 면적은 이미 4 억 6 천만 묘에 달했다. 그러나 기초가 얇기 때문에 삼림 파괴 상황은 상당히 심각하다. 현재 삼림 커버 면적은 12% 에 불과하며 세계 160 개국 중165,438+06 위를 차지하고 있습니다.
대면적의 삼림이 파괴되어 기후가 건조해지고 황사가 심해지고 수토유실, 기후가 악화된다. 반면 해방 후 중국은 동북 서부, 하남 동부, 하북 북서부, 산둥 연해에 각종 방호림을 건립해 자연과 기후조건을 개조하는 데 중요한 역할을 했다.
가뭄과 반건조 지역에서는 가뭄에 강한 풀과 관목이 있었는데, 그들은 가뭄 지역에서 살아남아 그곳의 토양을 보호할 수 있었다. 그러나 인구 증가로 가뭄과 반건조 지역 이민자들이 많아 농목업을 확대하고 건생식물을 연료 (특히 경사지의 식물) 로 채취해 현지 초원, 관목 등 자연식물을 크게 파괴했다. 비탈지에서는 빗물이 합류가 빠르고 유속이 빠르며 토양에 대한 정련 작용이 강하다. 자연식물의 보호와 차단을 잃으면 심각한 수토유출을 초래할 수 있다. 평지에서는 가뭄이 닥치면 농경지 작물이 자라지 못하고 개간 후 푸석한 토지는 식생 보호가 없어 바람에 쉽게 침식된다. 그 결과 표면이 비옥한 토양이 날아가고 모래알이 남아 사막화를 일으켰다. 축산업도 비슷한 상황이 있어 초원의 운반 능력을 능가한다. 가뭄의 해에는 목초가 희소하고, 표면이 가축에게 짓밟히며, 심각한 풍식이 발생하여 사막화를 초래할 수 있다. 사막화 된 땅에서 기후는 더욱 열악합니다. 비 후 유출수 증가, 수토 유실 증가, 수분 감소, 현지 토양과 대기의 건조, 지표 반사율 증가, 원래의 열 균형 파괴, 강수 감소, 기후의 대륙화 정도 강화, 지표 비옥도 감소, 황사 재해 증가, 기후가 더욱 건조하여 식물에 불리하다
유엔 환경계획서에 따르면, 현재 세계는 매년 사막화로 인해 6 만 제곱킬로미터의 토지를 잃고 있으며, 또 다른 2 1 만 제곱킬로미터의 토지가 줄어들고 있으며 농업과 축산업에 경제적 가치가 없는 것으로 추산되고 있다. 사막화는 또한 중국에 대한 위협이다. 중국 북방 역사시대에는 654.38+0 만 2 천 km2 사화지가 있어 최근 수십 년간 사화면적이 해마다 증가하고 있다. 그러므로, 우리는 의식적으로 지역 자연 식물을 보호하고, 대규모 관개를 하고, 인공조림을 하고, 가뭄에 견디는 식물을 재배하고, 지역 조건에 따라 기후 악화를 방지해야 한다.
해양 석유 오염은 인류 활동이 밑면의 성질을 바꾸는 또 다른 중요한 방면이다. 매년 6543.8+0 억 톤 이상의 석유가 바다를 통해 소비지로 운송되는 것으로 추산된다. 부적절한 운송이나 유조선 사고로 매년 654 만 38+0 만 톤이 넘는 석유가 바다로 유입되고, 공업 과정에서 발생하는 폐유가 바다로 유입된다. 매년 바다에 주입되는 석유의 양은 200- 10 만 톤으로 추산된다.
바다에 붓는 폐유는 해수면에 유막을 형성하여 바닷물의 증발을 억제하여 해양 공기를 건조하게 한다. 동시에 해수면 잠열의 전달을 줄여 해수 온도의 일일 변화와 연간 변화를 증가시켜 해양이 온도를 조절하는 기능을 상실하게 하여' 해양 사막화 효과' 를 발생시켰고, 폐유막이 상대적으로 폐쇄된 해수면 (예: 지중해, 발트해, 일본해) 에 미치는 영향은 광대한 태평양, 대서양보다 더 두드러진다.
또한, 생산과 수송의 요구를 충족 하기 위해, 인간은 호수를 채우고, 운하를 파고, 대형 저수지를 구축 하 여 매트의 성격을 변경 하 고 기후에 큰 영향을 미쳤다. 신안강 저수지 1960 이 완공된 후 인근의 순안현은 여름이 비교적 차갑고, 겨울은 비교적 따뜻하며, 연내 기온이 작아지고, 초서리가 연기되고, 종서리가 앞당겨지고, 서리가 없는 기간은 평균 20 일 정도 연장된다.
(3) 인공 열 및 수증기 배출
공업, 교통, 도시화가 발전함에 따라 세계 에너지 소비가 급속히 증가하였다. 1970 년 전 세계 에너지 소비는 75 억 톤의 석탄을 태우고 25× 10- 10J 의 열을 방출하는 것과 같습니다. 이 가운데 산업생산과 자동차 운송은 대량의 여열을 배출하고, 주민들의 부뚜막과 에어컨, 사람과 가축의 신진대사도 일정 양의 열을 방출한다. 이 "인공 열" 은 난로를 끄는 것처럼 대기를 직접 따뜻하게 한다. 현재, 인공 열을 전체 대륙으로 평균화하면, 평방미터당 0.05W 의 열량을 방출하는 것과 같습니다. 수치상으로 볼 때, 지구 전체가 태양으로부터 얻은 평균 순 복사열에 비하면 보잘것없지만, 인위적인 열량의 방출이 인구 밀도가 높고 공업이 발달한 대도시에 집중되어 있기 때문에 국부 온난화 효과가 상당히 두드러진다. 표 8.8 에서 볼 수 있듯이 페어뱅크스와 모스크바와 같은 고위도 도시에서는 연평균 인위적인 열 (QF) 배출이 순 태양 복사보다 큽니다. 몬트리올이나 맨해튼과 같은 중위도 도시는 엄청난 1 인당 에너지 소비로 연간 평균 인위적인 열 QF 배출량이 Rg 보다 높다. 특히 몬트리올은 겨울철 에어컨 난방의 엄청난 에너지 소비로 태양순 복사의 1 1 배 이상에 해당하는 인공열을 가지고 있다. 하지만 열대 홍콩과 적도의 싱가포르에서는 순태양 복사에 비해 인위적인 열 배출이 매우 적다.
대량의 화석 연료 (천연가스, 휘발유, 연료, 석탄 등) 를 태울 때. ), 폐열 배출 외에도 일정 양의' 인공 수증기' 가 공기로 방출된다. METROMEX 에 따르면 세인트루이스시의 연소로 인한 인공수증기량은 65,438+00.8 × 65,438+008G/H 이고 현지 여름 지상 자연 증발량은 6.7× 10 이다. 분명히 인공 수증기의 양은 자연 증발량보다 훨씬 작지만, 국지의 저운량 증가에 어느 정도 영향을 미친다.
현재 세계 에너지 소비는 매년 약 5.5% 증가한 것으로 추산된다. 이 속도가 계속 증가하면 2000 년까지 세계 에너지 소비는 1970 보다 5 배 더 높을 것이다. 즉 연간 에너지 소비는 375 억 톤의 석탄이다. 그것이 배출하는 인위적인 열과 물기는 주로 도시에 집중되어 있으며, 도시 기후에 미치는 영향은 점점 더 그 중요성을 보여 줄 것이다.
* 주숙진, 슈옌 참조. 도시 기후학. 베이징: 기상출판사 ..1997; 197
게다가 고공에서 비행하는 제트기가 배출하는 배기가스 중에는 CO2 외에 대량의 수증기가 있다. 연구에 따르면 최근 몇 년 동안 성층권 (50 백파 높이) 의 물기가 눈에 띄게 증가했다. 예를 들어, 1970 에서 수증기 함량은 2× 10-3ml/L 로 3× 10 으로 올라갑니다. 수증기의 열 효과는 이산화탄소와 유사하며 표면에 온실효과가 있다. 성층권 수증기량이 5 배 증가하면 지표 온도는 2 C 증가하고 성층권 온도는10 C 로 낮아질 것으로 계산됩니다. 고공 수증기 증가는 고공 권운량 증가로 이어질 수도 있다. 대부분의 제트기가 비행하는 북미 대서양 유럽 항로에서 권운의 수가 5- 10% 증가한 것으로 추산된다. 구름은 지구-가스 시스템의 태양 복사와 적외선 복사에 큰 영향을 미치며 기후 형성과 변화에 중요한 역할을 한다.
(4) 도시 기후
도시는 인간 활동의 중심지로, 인구가 밀집되어 있고 밑받침이 가장 많이 변한다. 상공업과 교통은 빈번하고, 에너지를 가장 많이 소비하며, 대기 중으로 대량의 온실가스,' 인조열',' 인공수증기', 먼지, 오염물을 배출한다. 따라서 인간 활동이 기후에 미치는 영향은 도시에서 가장 두드러진다. 도시 기후는 지역 기후의 맥락에서 도시화 이후 인간 활동의 그늘에서 특별한 지역 기후이다. 1980 년대 초, 미국 학자 Lanzburg 는 표 8.9 와 같이 도시와 교외의 기후 요인을 비교했다.
대량의 관측 사실로 볼 때, 도시 기후의 특징은' 오도' 효과 (탁도, 열섬, 건도, 습도, 우도) 와 풍속의 감소와 변화로 요약할 수 있다.
Landsberg, 도시 기후를 참조하십시오. 학술출판사 .. 198 1.
(1) 도시 혼탁도 효과
도시 혼탁도 효과는 주로 네 가지 표현이 있다. 첫째, 도시 대기의 오염물은 교외보다 많다. 응결핵의 경우, 바다에서 응결핵의 평균 농도는 940 칸령/입방센티미터이고, 절대 최대값은 39800 칸령/입방센티미터이다. 대도시 공기 중 평균은 147000 알 /cm3 으로 해양의 156 배, 절대최대값은 400000 알 /cm3, 해양의/Kloc-0 입니다 상하이를 예로 들면 최근 5 년 (1986- 1990) 의 모니터링 결과에 따르면 시내 SO2 와 NO2 의 평균 농도는 교외 현의 8.7 배, 2.4 배였다.
둘째, 도시 대기에는 응결핵이 많고 저공열 난류와 기계적 난류가 강하기 때문에 저운량과 저운량을 기준으로 한 흐린 날수 (저운량 ≥8 일) 가 교외보다 훨씬 많다. 상하이의 최근 10 년 (1980- 1989) 통계에 따르면 도시 평균 저운량은 4.0 이고 교외는 2.9 이다. 시내의 흐린 날 (저운량 ≥8) 일수는 60 일이며 맑은 날 (저운량 ≤2) 의 평균 일수는 3 1 일입니다. 반면 도심 평균 흐린 일수는 132 일이며 교외 평균 일수는 178 일입니다. 뮌헨 부다페스트 뉴욕 등 유럽 대도시들도 비슷한 현상을 관찰했다. 셋째, 도시 대기에서는 오염물이 많고 구름량이 낮기 때문에 햇빛 시간이 줄고 직접 태양 복사가 크게 약화되고 산란입자가 많아 태양 복사가 건조하고 깨끗한 공기보다 강하다. D/S 로 표시된 대기 탁도 (일명 탁도인자) 의 지역 분포에서 도시는 교외보다 훨씬 크다. 상하이시의 최근 27 년 (1959- 1985) 관측 자료에 따르면 상하이 시내는 같은 기간 교외의 탁도인자보다 15.8% 높다. 상해 탁도인자 분포도에서 시내는 뚜렷한 탁도도를 나타낸다 (그림 8. 19, 약간). 외국의 많은 도시들에도 비슷한 현상이 있다.
넷째, 도시 혼탁도 효과는 도시 시야가 교외보다 작다는 것을 보여준다. 이는 도시 대기에 많은 입자오염물질이 있어서 빛을 산란시키고 흡수하여 가시도를 낮출 수 있기 때문이다. 도시 공기 중의 NO2 농도가 매우 높을 때 하늘을 갈색으로 만들 수 있다. 이런 하늘 배경에서는 표적의 거리를 구별하기 어려워 시거 장애를 일으킨다. 또 도시에서 자동차가 배출하는 배기가스 중 가장 중요한 오염물인 질소산화물과 탄화수소의 비율로 강렬한 햇빛이 내리쬐면 광화학 반응이 생겨 광화학 연기라고 하는 연한 파란색 연기가 형성되어 도시 가시도가 악화될 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 자동차명언) 이런 현상은 미국 로스앤젤레스, 일본 도쿄, 중국 란저우 등 도시에서 모두 볼 수 있다.
(1) 밑면 요소:
1. 하반면은 물이 스며들지 않는 면적이 크다. 도시는 소량의 녹지를 제외한 대부분 인공적으로 깔린 도로, 정사각형 건물, 건축물로, 하반면은 물이 스며들지 않는 면적이 교외 녹지보다 훨씬 크다. 비가 온 후 빗물이 배수관에서 빠르게 빠져나가기 때문에 증발할 수 있는 물이 교외보다 적다. 에너지 균형에서 증발열 QE 에 대한 순 복사 Qn 의 기여도는 교외보다 훨씬 작으며, 쿠션을 가열하고 공기로 전달하는 데 사용되는 열 감지 QH 는 교외보다 많다. 이로 인해 도시 밑면 온도가 교외보다 높아서' 도시 밑면 온도 열섬' 이 형성되어 터런스 교환과 장파 복사를 통해 도시 온도가 교외보다 높아지게 된다.
2. 밑면의 열적 특성: 도시 밑면의 열전도도 k 와 열용량 C.
표면의 열 저장 능력은 교외보다 현저히 높다. 낮에는 열을 더 많이 저장하고 밤에는 지면 온도 강하가 교외보다 느리다. 지열교환을 통해 시내의 온도는 교외보다 높다.
3. 밑받침 기하학: 높낮이 고르지 않은 층, 도시의 한 건물, 많은 가로세로비가 다른' 도시 거리 골짜기' 를 형성했다. 낮에는 거리 골짜기 내벽과 벽, 벽과 땅 사이의 반사와 흡수로 인해 다른 조건이 같은 경우 교외보다 더 많은 태양 복사 에너지를 얻을 수 있습니다. 벽과 지붕에 더 어두운 색을 칠하면 반사도가 작아지고 태양열이 더 많이 흡수됩니다. 벽, 지붕 및 바닥의 건축 자재는 열전도율 및 열용량이 더 높기 때문에, 도시 거리 계곡은 낮에는 훨씬 더 많은 열을 흡수하고 저장합니다.
둘째,' 시구 스트리트 밸리' 에서는 하늘의 가시도 (smy view fector, 약칭 SVF) 가 텅 빈 교외보다 작다 (그림 8.2 1, 약간). 거리 밑바닥의 장파 복사 에너지 교환에서 장파 역복사 값은 대기의 역복사뿐만 아니라 벽과 처마의 장파 복사이기도 하다. 따라서 장파 순 복사열 손실은 교외의 황야보다 작으며, 도시 거리와 계곡의 풍속은 상대적으로 작으며, 열량은 쉽게 발산되지 않아 교외보다 온도가 높다.
(2) 인공 열 및 온실 가스
1. 인열: 중위도 도시, 특히 겨울에는 도시에서 배출되는 대량의 인열이 열섬을 형성하는 중요한 요인이다. 많은 도시의 겨울 열섬 강도는 따뜻한 계절보다 크고 월요일부터 금요일까지 열섬 강도는 주말보다 더 큰 영향을 받는다.
2. 온실가스: 에너지 소비가 많아 도시가 대기로 배출되는 이산화탄소 등 온실가스가 교외보다 훨씬 많아 가습 효과가 뚜렷하다.
(3) 기상 조건 및 기상 조건
1. 기압 그라데이션이 작은 안정된 날씨 상황에서는 도시 열섬 형성에 유리하다. 강냉봉이 통과할 때 열섬 현상은 없다.
2. 풍속이 크고 공기층이 불안정할 때 교외 간 공기의 수준과 수직 혼합이 강해 도시와 교외의 온도차가 뚜렷하지 않다. 일반적으로 야간 풍속이 작고 공기 안정성이 높아져 열섬이 강화된다.
3. 맑은 날 구름이 없을 때 교외 간 반사율과 장파 복사의 차이가 뚜렷하여 열섬 형성에 유리하다.
(2) 도시 열섬 효과
대량의 관측 사실에 따르면, 한 도시의 기온은 종종 그 주위의 교외보다 높다. 특히 날씨가 맑고 바람이 불지 않을 때 도심 온도 Tu 와 교외 온도 Tr 의 차이 △ Tu-r (열섬 강도라고도 함) 이 더 크다. 예를 들어 상하이, 10 월 22 일 20 시, 1984, 풍속 1.8m/s, 교외 기온/Kloc-0 시내에 들어서자 기온이 갑자기 상승하고 (그림 8.20, 그림), 등온선이 밀집되고, 온도 구배가 가파르며, 구시가지의 기온은 65438 이다. 도시의 인구 밀집 지역과 공장 지역의 온도가 가장 높아서 열섬 (열섬 센터라고도 함) 에서 "최고봉" 이 되었다. 도심 62 중 기온은18.6 C 로 교외천사, 가정보다 5.6 C, 먼 교외송강보다 6.5 C 높다. 비슷한 강열섬이 상해에서 일년 내내 나타날 수 있는데, 특히 가을겨울에는 맑고 바람이 불지 않는 날씨다.
열섬 효과는 세계 크고 작은 도시에서 관찰할 수 있는데, 그들의 위도 위치, 해륙 위치, 지형 기복이 있다. 열섬 강도는 도시 규모, 인구 밀도, 에너지 소비 및 건물 밀도와 밀접한 관련이 있습니다.
도시 열섬의 형성 요인 (표 8. 10 참조) 이 많은데, 그 중 밑면 요인, 인위적 열과 온실가스 배출은 인간 활동의 영향을 받는 두 가지 측면이다. 같은 도시에서는 기상 상황과 기상 조건에 따라 열섬 효과가 매우 뚜렷하고 (맑은 날에는 바람이 불지 않음), 열섬 강도는 6 C-10 C 에 달하며, 때로는 약하거나 뚜렷하지 않다 (강풍, 매우 불안정하다). 열섬 효과의 빈번한 존재로 대도시의 월평균 기온과 연평균 기온은 종종 인근 교외보다 높다.
(3) 도시 건조 섬과 젖은 섬 효과
표 8.8 에 따르면 도시의 상대 습도는 교외보다 작으며, 뚜렷한 건도 효과를 가지고 있으며, 이는 도시 기후의 보편적인 특징이다. 도시가 대기 수증기압에 미치는 영향은 비교적 복잡하다. 상해를 예로 들다. 최근 7 년간 도시 1 1 역 (1984- 1990) 의 수증기압 eu 및 상대 습도 RHu 평균에 따라 같은 기간 주변 4 개 교외 역과 동일합니다
상대 습도에는 뚜렷한 일일 변화가 있다. 실측에 따르면 △RHu-r 의 절대값은 변했지만 모두 음수인 것으로 나타났다. "도시 건조 섬 효과" 는 하루 종일 나타납니다. △eu-r 의 일일 변화는 다릅니다. 하루 중 네 개의 관찰 시간 (02,08,14,20: 00) 의 평균을 계산하면 1 년 중 대부분의 달, 밤 02: 00 이 발견됩니다.
도시 젖은 섬. " 4 월부터 165438+ 10 월까지의 따뜻한 계절에는 건도와 젖은 섬이 주야로 번갈아 가는 명백한 현상이 있다. 특히 8 월이다. 그림 8.22 와 그림 8.23 (약간) 은 1984 년 8 월 13 (도시 건도) 과 당일 02: 00 (도시 습도) 건도와 습도가 주야로 바뀌는 예를 보여 줍니다. 이런 현상은 유럽과 미국의 많은 도시의 따뜻한 계절에 자주 나타난다.
상술한 현상의 형성은 밑면 요인과 기상 조건과 밀접한 관련이 있다. 낮에는 태양이 내리쬐는 가운데, 하면은 증발을 통해 저층 공기로 들어가는 수증기의 양으로, 도심지 (녹지 면적이 작아서 증발할 수 있는 수증기의 양이 적음) 는 교외보다 작다. 특히 한여름 시즌에는 교외 농작물이 밀집되어 있어 교외 간 자연 증발량 차이가 더 크다. 밑받침이 거칠고 (건물이 밀집되어 있고 높이가 고르지 않음) 열섬 효과로 인해 시내의 기계적 난류와 열 난류가 교외보다 강하다. 난류의 수직 교환을 통해 도심 저층에서 고공으로 수송되는 물기량이 교외보다 많아 도심 근지 수증기압이 교외보다 낮아' 도시 건도' 를 형성한다. 야간 풍속이 줄어들고 공기층이 안정되며 교외의 기온이 급속히 떨어지고 포화수증기압이 낮아지고 대량의 물기가 표면에 응결되어 이슬이 되고 저고도에 남아 있는 물기량이 적고 수증기압이 빠르게 떨어진다. 열섬 효과로 인해 시내의 응결량은 교외보다 훨씬 적고, 밤에는 난기류가 약하며, 고공의 수증기와 교환량이 적다. 도시 부근의 지상 수증기압은 교외보다 높아' 도시 습도' 를 형성한다. 이런 도시 습도는 교외의 응결량이 다르기 때문에' 응결습도' 라고 불리며 일몰 후 몇 시간 안에 형성되어 밤에 유지된다. 그림 8.22 는 이슬 젖은 섬의 예입니다. 일출 후 교외의 기온이 높아지고 이슬이 증발한다. 얼마 지나지 않아 교외의 수증기 압력이 시내보다 높아져 도시 건도가 되었다. 도시 건도와 도시 습도가 나타날 때 반드시 도시 열섬이 동반된다. 도시 건도는 도시 열섬 형성의 원인 중 하나 (도시가 소비하는 열량이 적음) 이기 때문에, 도시 습도의 형성은 먼저 도시 열섬의 존재를 가져야 한다.