城、郊能量及辐射平衡特征观测分析

摘要

城市化发展导致城、郊下垫面能量平衡及辐射平衡存在明显差异.利用城、郊夏季涡度相关系统观测数据,分析了南京城、郊下垫面在晴天条件下的辐射平衡、能量平衡、反照率以及储热项变化特征.结果表明:(1)夏季晴天条件下,城、郊辐射收支分配有显著不同.城市辐射陷阱作用导致城区向上短波辐射日均值小于郊区,城、郊分别为24.6 W/m2和39.5 W/m,城市辐射陷阱效应导致截留的短波辐射日平均值可达23.7W/m2.同时城市地表向上长波辐射日均值大于郊区自然地表,城、郊分别为505.1 W/m2和488.3W/m2,这与城、郊地区不同的下垫面温度直接相关.(2)城、郊能量平衡分配的方式有显著不同,城市地表储热及感热为能量分配的主要方式,感热全天为正,始终处于不稳定层结.郊区潜热为能量分配的主要方式,夜间存在稳定层结条件.(3)城区楼顶铁塔上33m处日平均反照率为0.11,郊区草地日平均反照率为0.17,城区水泥楼顶2m处为0.23.城区铁塔上日均反照率代表整体城市下垫面反照率的特征,城市辐射陷阱作用导致其小于郊区反照率.而水泥楼顶的反照率代表水泥板单一下垫面城市特征,因此大于前2者的反照率日均值.另外,郊区日平均反照率的日变化比城区表现出更明显的不对称性.(4)白天城区储热项占净辐射的56％,而郊区仅占净辐射的7％,并与已有试验中夏季白天储热项数据进行了比较,城市储热项特征与观测所处站点的水泥(硬地)面积所占比重以及是否考虑人为热的影响密切相关.