鄭州市房頂氣象特征分析

翟曉巧，劉艷萍，趙蓬暉，王 念，王文君

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鄭州市房頂氣象特征分析

翟曉巧，劉艷萍，趙蓬暉，王 念，王文君

（河南省林業(yè)科學研究院，鄭州 450008）

利用自動氣象站觀測鄭州市中心區(qū)5樓1年的氣象資料。通過分析樓頂?shù)奶栞椛?、氣溫、相對濕度、氣壓、風速、風向、降水量等氣象因子的日變化情況、月變化情況、季節(jié)變化情況，揭示城市房頂?shù)臍庀筇卣?，為進行房頂綠化提供參考。

氣象特征；房頂；鄭州市

在城市建設(shè)中，人們越來越重視綠化工作。為了獲得較大的綠化面積，各地的園林工作者除了在地面大量栽種植物外，還力求開拓綠化空間，如在平屋頂或建筑平臺上建造屋頂花園[1~5]，以彌補綠地的不足。植物的生長發(fā)育除受遺傳基因控制外，還要求有一定的氣象條件，如溫度、光照和水分等，這些條件通過植物的生理生態(tài)活動對生長、發(fā)育發(fā)揮作用[6，7]。適宜的氣象條件有助于植物的生長發(fā)育。

對5層辦公樓樓頂（垂直地面距離17 m）2009年7月至2010年6月7時至19時（時間間隔為1 h）的氣象因子如太陽輻射、氣溫、相對濕度、氣壓、風速、風向、降水量、露點溫度、蒸發(fā)量等，利用美國DYNAMAX公司生產(chǎn)的Intelimet Advantage自動氣象站進行了監(jiān)測；并對各氣象因子的日變化情況、月變化情況和季節(jié)變化情況進行了分析，為進行房頂綠化工作提供理論依據(jù)。

1 房頂各氣象因子的變化情況

1.1 太陽輻射的變化情況

5樓房頂?shù)奶栞椛淝闆r如圖1所示?？梢钥闯觯栞椛鋸?月份到12月份呈先緩慢下降，到4月份其月平均值最小，為59.48 W·m-2，后又急劇上升，到7月份其月平均值最大，為297.80 W·m-2，之后又急劇下降。按四季情況來看，第1季的太陽輻射值最低，其次為第2季，第3季的太陽輻射最大，第4季的太陽輻射較之第3季下降，但高于第1季和第2季。從氣象站收集記錄每天的太陽輻射情況來看，太陽輻射的最大值出現(xiàn)在2009年8月12日13時，為815.56 W·m-2；最小值出現(xiàn)在2009年11月15日17時，為1.47 W·m-2。

圖1 太陽輻射隨時間的變化

圖2 空氣溫度隨時間的變化

1.2 空氣溫度的變化情況

從圖2可看出，空氣溫度呈先升高后下降的趨勢，1月份的月平均溫度最低，為3.8℃，7月份的月平均溫度最高，為28.7℃，二者相差24.9℃。按四季的情況來看，第3季的空氣溫度最高，其次為第2季，第1季和第4季的空氣溫度均較低。從氣象站收集記錄每天的空氣溫度來看，空氣溫度的最高值出現(xiàn)在2009年8月12日17時，為38.55℃；最小值出現(xiàn)在2010年1月3日9時，為-3.39℃。

1.3 相對濕度的變化情況

研究所收集的12個月份相對濕度的月平均值見圖3。由圖3可知，相對濕度除了1月份、10月份和12月份較低外，其余月份的相對濕度集中分布在55%~65%范圍內(nèi)。從氣象站收集記錄每天的相對濕度來看，相對濕度的最大值出現(xiàn)在2009年11月26日9時，為94.5%；最小值出現(xiàn)在2010年3月20日8時，為6.7%。

圖3 相對濕度隨時間的變化

圖4 氣壓隨時間的變化

1.4 氣壓的變化情況

從圖4可以看出，在12個月份中，氣壓先降低后升高，11月份的氣壓月平均值最高，為1 013.9 mbar ，7月份的氣壓月平均值最低，為991.3 mbar，二者相差22.6 mbar。按四季的氣壓情況來看，第4季的氣壓最高，第1季次之，第2季的氣壓較低，第3季的氣壓最低。從氣象站收集記錄每天的氣壓可看出，氣壓的最大值出現(xiàn)在2010年3月9日8時，為1 028.4 mbar；最小值出現(xiàn)在2009年7月23日18時，為985.2 mbar。

1.5 風速的變化情況

由圖5可看出，月平均最大風速出現(xiàn)在12月份，為1.6 m/s，月平均最小風速出現(xiàn)在10月份，為0.9 m/s。第1季度3個月的月平均風速很接近，約為1.4 m/s，第2季度3個月的月平均風速在1.0~1.3 m/s范圍內(nèi)，第3季度3個月的月平均風速在1.0~1.2 m/s范圍內(nèi)，第4季度3個月的月平均風速波動較大，在0.9~1.6 m/s范圍內(nèi)。從氣象站收集記錄每天的風速可看出，風速的最大值出現(xiàn)在2010年2月7日13時，為6.3 m/s；最小值出現(xiàn)在2009年10月9日17時，為0.5 m/s。

圖5 風速隨時間的變化

圖6 風向隨時間的變化

1.6 風向的變化情況

1年中的風向變化無常，由圖6可知，月平均最低風向出現(xiàn)7月份，為116°，月平均最高風向出現(xiàn)在10月份，為165°。從氣象站收集記錄每天的風向可看出，風向的最大值出現(xiàn)在2009年10月28日13時，為359°；最小值出現(xiàn)在2009年7月26日7時，為0°。

1.7 降水量的變化情況

1年中月平均降水量先上升，到最高值時，又急劇下降，后又趨于穩(wěn)定。由圖7可知，1月份的月平均降水量最低，僅為0.03 mm，8月份的月平均降水量最高，為78.86 mm，二者相差78.83 mm。 按四季的情況來看，第4季度的降水量最少，平均不到1 mm，第1季度和第2季度的降水量一致，且稍高于第4季度，平均為3 mm，第3季度的降水量最高，平均為34 mm。 從氣象站收集記錄每天的降水量可知，降水量的最大值出現(xiàn)在2009年8月28日16時，為31.3 mm。

圖7 降水量隨時間的變化

圖8 露點溫度隨時間的變化

1.8 露點溫度的變化情況

由圖8可看出，1年中月平均露點溫度先上升后下降，1月份的月平均露點溫度最低，為-10.41℃，7月份的月平均露點溫度最高，為17.08℃，二者相差27.49℃。按四季的露點溫度情況來看，第1季度和第4季度的露點溫度較低，第3季度的露點溫度最高。對比露點溫度和氣壓的變化曲線可知，氣壓高，露點溫度低，反之氣壓低，露點溫度高。從氣象站收集記錄每天的露點溫度可知，露點溫度的最大值出現(xiàn)在2009年7月20日7時，為22.57℃；最小值出現(xiàn)在2010年1月12日19時，為-23.25℃。

1.9 蒸發(fā)量的變化情況

蒸發(fā)量的變化規(guī)律如圖9所示。可以看出，蒸發(fā)量呈先升高后下降的趨勢，4月份的月平均蒸發(fā)量最低，為0.0396 mm，7月份的月平均蒸發(fā)量最高，為0.261 mm，二者相差0.2214 mm。按四季的情況來看，第3季的空氣溫度最高、氣壓最低、風速較大，所以出現(xiàn)第3季度的蒸發(fā)量最大，其次為第2季度的，第1季度的蒸發(fā)量最小。從氣象站收集記錄每天的蒸發(fā)量來看，蒸發(fā)量的最大值出現(xiàn)在2009年8月13日14時，為0.785 mm；最小值出現(xiàn)在2010年3月5日17時，為-0.0162 mm。

圖9 蒸發(fā)量隨時間的變化

2 結(jié)論

通過氣象站監(jiān)測到的房頂2009年7月至2010年6月的氣象資料，我們可以清楚地了解房頂12個月的太陽輻射、氣溫、相對濕度、氣壓、風速、風向等氣象因子的日變化、月變化和季節(jié)變化情況。根據(jù)以上分析，房頂各氣象因子月變化明顯，四季分明。其中太陽輻射、空氣溫度、相對濕度、降水量、露點溫度和蒸發(fā)量的四季變化趨勢一致，均是第3季最大，第2季次之，第1季和第4季較?。欢鴼鈮旱乃募咀兓厔輨偤门c太陽輻射、空氣溫度、相對濕度、降水量、露點溫度和蒸發(fā)量的相反，是第4季最大，第1季次之，第2季和第3季較小；4個季節(jié)的平均風速很接近，月平均最大風速出現(xiàn)在12月份，月平均最小風速出現(xiàn)在10月份；風向在12個月中變化無常，月平均最低風向出現(xiàn)7月份，月平均最高風向出現(xiàn)在10月份。并且這些氣象因子之間相互影響、相互制約，露點溫度受氣壓的影響，氣壓高，露點溫度低，反之氣壓低，露點溫度高；一般溫度越高、濕度越小、風速越大、氣壓越低、則蒸發(fā)量就越大；反之蒸發(fā)量就越小。了解房頂花園氣候特征，為選擇房頂綠化植物及房頂植物的栽培管理提供依據(jù)。

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[2] 單曉玲．屋頂花園的設(shè)計與施工初探[J]．浙江林學院學報，1999，16（4）：401-405．

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[5] 張寶鑫. 城市立體綠化[M]．北京：中國林業(yè)出版社，2004．

[6] 馬樹慶，王琪．氣象條件對花卉生長發(fā)育的影響概述[J]．吉林氣象，2002（1）：2-5．

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Analysis of Meteorological Features of Roof in Zhengzhou City

ZHAI Xiao-qiao, LIU Yan-ping, ZHAO Peng-hui, WANG Nian, WANG Wen-jun

(Henan Academy of Forestry, Zhengzhou 450008, China)

Based on the observation data of roof of automatic weather station in city center of Zhengzhou, the daily, monthly and seasonally variations of solar radiation, air temperature, relative humidity, pressure, wind speed, wind direction and precipitation were analyzed, and the meteorological features of roof in city were revealed. The results will provide the reference for roof greening.

Meteorological feature; roof; Zhengzhou city

P421.3

A

1003-2630（2010）04-0005-04

2010-12-25

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項（200804028）。

翟曉巧（1971-），女，教授級高工，從事林木育種研究。

（責任編輯：王文彬）