城市尺度地形特征对气象影响的定量化研究

刘朋 吴鹏 刘源

(河南理工大学资源环境学院，河南 焦作 454003)

地形作为地球表层系统中的关键因子，通过影响水、热、气等物质和能量的流动与赋存等方式，在不同时空尺度上影响着物质与能量的循环过程[1-3]。其中，地形与大气的相互作用在不同尺度下的复杂性导致了地形对气象条件影响形式多样，在局地具有很强的空间变异性[4,5]。如，常见的盆地、峡谷、单侧邻山等典型地形特征，都会伴随着不同的气象效应[6-9]，因此地形对气象要素有着极其显著的影响。在城市尺度上(如10～100km)，地形的效应潜在地影响着城市布局、城市大气环境、人居体验等多个方面。但是，由于城市尺度的宏观性以及地形的复杂性，给定量表达城市地形特征并分析其气象效应带来了巨大的挑战。若能开展城市尺度地形及其气象效应的定量化研究，必将助力城市尺度人—地关系研究的定量化，对城市尺度自然过程研究及规划管理均具有显著意义。

目前，地形对气象要素的影响集中在以下方面，将地形简单分解，以迎风坡、背风坡为主，分析地形对降雨、气温、湿度等气象因子的影响[10-15]；分析城市的平均海拔及经纬度的变化对城市气象的影响[16-21]；将地形分为几种常见类型，构建模型，分析不同类型下的气象差异，总结地形对气象的影响[24,25]。这些方法或缺乏理论依据无法深入分析物理机制，或其理论公式繁琐，没有考虑到实际地形的复杂多样性。因此，这些研究虽为地形的气象效应分析提供了基本的思路、方法和认识，但地形分解较为笼统，并未刻画出城市尺度下的山脉特征对城市气象的定量影响。……