城市環境綜閤觀測與大氣環境動力學研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐祥德 等 著

圖書標籤:

• 城市環境
• 大氣環境
• 環境科學
• 環境監測
• 大氣動力學
• 城市氣候
• 觀測研究
• 環境工程
• 氣象學
• 汙染氣象

齣版社： 氣象齣版社

ISBN：9787502948245

版次：1

商品編碼：10559793

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2010-02-01

頁數：436

正文語種：中文

編輯推薦

《城市環境綜閤觀測與大氣環境動力學研究》為國傢科學技術部973項目研究專著。

內容簡介

城市環境氣象涉及的各種尺度的大氣物理化學過程。圍繞治理城市大氣環境急待解決的優化監測與應對研究問題，世界各國開展瞭很多的現場觀測試驗與研究。在20世紀90年代，僅就大氣臭氧現場試驗研究，北美就有18項、歐洲12項、亞洲1項。其中比較有名的是墨西哥空氣質量研究計劃（MAEJ）。歐洲模式評價研究（EMEP）等。以大氣氣溶膠細粒子PM。研究為主的紐約PMZ.S技術評價和特徵研究計劃（PMTACS-NY）是近年來比較著名的城市環境現場研究計劃之一。由於城市環境在大氣科學中的重要性日益突齣，世界氣象組織（WMO）在全球大氣監測（GAW）計劃中專門開闢瞭城市氣象學和環境研究這一新的研究項目（GURME）。

內頁插圖

目錄

序
前言
第一章 北京大氣環境現場觀測試驗
1.1 城市大氣環境科學試驗總體設計
1.2 城市邊界層動力結構觀測
1.3 城市邊界層化學過程觀測
1.4 城市交通源影響觀測

第二章 城市邊界層動力學特徵
2.1 城市輻射特徵及其參數化
2.2 城市邊界層熱力、動力結構
2.3 城市邊界層湍流結構特徵
2.4 城市邊界層結構物理模型

第三章 城市大氣動力一化學過程三維結構模型
3.1 城市邊界層大氣汙染時空分布特徵
3.2 城市“冠層”大氣汙染“同位相”特徵
3.3 城市邊界層SO2和NO2垂直分布結構
3.4 城市邊界層臭氧垂直分布結構及其影響因素
3.5 城市大氣汙染氣、粒態復閤型空間特徵
3.6 城市大氣汙染過程邊界層垂直結構
3.7 大氣動力化學過程三維結構模型

第四章 城市氣溶膠空間結構與相關模型
4.1 氣溶膠衛星遙感地麵觀測綜閤分析
4.2 城市低層氣溶膠垂直分布結構
4.3 城市氣溶膠化學成分特徵
4.4 城市氣溶膠與氣象要素、氣體汙染物相關性
4.5 區域二次氣溶膠數值模擬

第五章 城市大氣汙染周邊源影響域與源追蹤模型
5.1 城市群區域氣溶膠衛星遙感一地麵觀測變分分析模型
5.2 城市大氣汙染過程點一麵時空變化特徵
5.3 城市大氣汙染過程周邊源影響域及遠距離輸送模型
5.4 水環境汙染過程周邊源影響模型

第六章 城市熱島多尺度與山榖風效應
6.1 城市熱島多尺度空間結構特徵
6.2 北京城市區域“尺度”演變的熱島效應
6.3 衛星遙感綜閤分析城市群熱島特徵
6.4 城市熱島模擬試驗
6.5 城市區域山榖風和模擬試驗

第七章 城市霧過程時空特徵與模擬
7.1 城市區域霧過程邊界層特徵
7.2 北京地區霧分布尺度特徵
7.3 城郊能見度和霧年際變化相關性
7.4 霧過程數值模擬

第八章 城市沙塵氣溶膠與沙塵暴動力學特徵
8.1 風沙天氣氣溶膠特徵
8.2 北京地區沙塵暴過程氣溶膠特徵
8.3 沙塵暴動力結構及遠距離輸送

第九章 城市建築群環境評估模型及模擬係統
9.1 城市高大建築群風環境模擬技術
9.2 城市街榖尺度動力、熱力結構數值模擬
9.3 城市規劃大氣環境多尺度評估技術係統

第十章 城市空氣質量模式預報與源同化技術係統
10.1 全國區域CMAQ模式空氣質量預報模式技術係統
10.2 CMAQMOs區域空氣質量統計修正模型與預報技術
10.3 區域大氣汙染模擬與預報模式源同化新技術
10.4 衛星OMI産品源同化反演模型及其cMAQ空氣質量模式應用
10.5 全國區域紫外綫模式預報技術

第十一章 城市大氣汙染源貢獻評估與調控模型
11.1 城市機動車排放汙染特徵
11.2 北京大氣揮發性有機物活性組分與源特徵
11.3 城市能源相關汙染源貢獻模型和調控對策
11.4 區域周邊源貢獻纍積效應評估與源追蹤技術

第十二章 城市化環境氣候效應
12.1 城市化降水變化趨勢
12.2 區域氣溶膠影響效應
12.3 北京及周邊城市群落氣溶膠影響氣候效應
12.4 暖季中國東部氣溶膠“影響顯著區”的氣候變化特徵

精彩書摘

早在1974年，北京大學在十分艱難的條件下獨立開發瞭世界水平的光化學煙霧特徵汙染物過氧乙酰硝酸酯的監測方法，開發瞭我國最早的空氣質量模型，在對蘭州西固光化學煙霧的深入研究中，發現瞭有彆於國外的光化學煙霧形成機理，這是中國大氣環境化學的重要標誌性成果，推動中國大氣環境化學走嚮世界，産生瞭深遠的國際影響。隨後，針對我國西南、華南、東南沿海的酸雨的成因，提齣和證實瞭我國存在輸送類型酸雨的觀點，確證瞭氧化劑在酸雨形成中的作用，倡導瞭乾沉降、大氣堿性顆粒物以及細粒子的研究，是國際酸雨理論的重要組成部分，研究成果對於製定我國酸雨的控製對策起到瞭重要的作用。20世紀90年代末，中國快速城市化導緻大氣汙染日益嚴峻和復雜化。基於對中國大氣汙染綜閤分析的研究結果，唐孝炎於1997年首次提齣瞭大氣復閤汙染的概念、理論假設和研究框架，引起國際同行的廣泛關注和濃厚興趣，目前已成為我國大氣復閤汙染控製的理論基礎，並構建瞭以北京大學與環保部門為主體的大氣復閤汙染控製機理科學試驗研究與應用的跨部門、跨學科的學術團隊。
進入21世紀，針對大氣復閤汙染問題，北京大學的研究重點集中於大氣臭氧和細粒子，圍繞大氣環境與全球變化和大氣汙染的健康效應，從城市、區域和全球尺度上開展係統的研究。特彆是為解決中國三大城市群日趨嚴重的大氣復閤汙染問題和保障北京奧運期間的空氣質量，開展瞭長期和深入的研究，在過去5 a中組織瞭兩項國際大氣科學研究計劃（PRIDE-PRD，CARE Beijing），開展瞭6次大型國際綜閤觀測實驗，在大氣自由基化學、HONO和過氧化物的大氣化學作用及其來源、氣溶膠物理 化學一光學性質，大氣新粒子形成，光化學煙霧的形成機製以及大氣灰霾的成因等方麵的研究，取得瞭一批具有創新性的研究成果，豐富瞭大氣復閤汙染的基礎理論，深化瞭對北京地區和珠江三角洲大氣復閤汙染狀況及演變規律的認識，為開展大氣復閤汙染區域聯閤控製提供瞭理論基礎。這兩項國際閤作研究計劃在國際學術界産生瞭重要影響，本領域的高水平國際期刊《Atmospheric Environment》和《Journal of Geophysics Research》上先後齣版瞭2個專刊，係統完整地介紹珠江三角洲和北京地區大氣化學領域的學術成果。

前言/序言

　　城市大氣汙染作為一個重大的社會問題，是從産業革命開始的。産業革命的故鄉——英國，1873年以後連續發生一係列煤煙型大氣汙染事件。進入20世紀，特彆是二戰以後，商業、交通和都市化迅猛發展，隨著工業布局集中迅速興起的城市化過程，環境汙染日益加重。20世30——60年代，一些工業發達國塚，先後發生瞭八大公害事件（比利時的馬斯河榖煙霧事件，美國多諾拉煙霧事件，英國倫敦煙霧事件，美國洛杉磯光化學煙油事件，日本水俁事件，日本富山事件等）。縱觀全球，城市日益成為政治、文化、經濟、商業的中心，城市化進程及其伴隨的環境心，2g化已成瞭全球現代化世人關注的熱點。
　　城市環境氣象涉及的各種尺度的大氣物理化學過程。圍繞治理城市大氣環境急待解決的優化監測與應對研究問題，世界各國開展瞭很多的現場觀測試驗與研究。在20世紀90年代，僅就大氣臭氧現場試驗研究，北美就有18項、歐洲12項、亞洲1項。其中比較有名的是墨西哥空氣質量研究計劃（MAEJ）。歐洲模式評價研究（EMEP）等。以大氣氣溶膠細粒子PM。研究為主的紐約PMZ.S技術評價和特徵研究計劃（PMTACS-NY）是近年來比較著名的城市環境現場研究計劃之一。由於城市環境在大氣科學中的重要性日益突齣，世界氣象組織（WMO）在全球大氣監測（GAW）計劃中專門開闢瞭城市氣象學和環境研究這一新的研究項目（GURME）。
　　我國也麵臨城市化帶來的一係列環境惡化問題。黨中央和國務院十分重視環境問題，製定瞭很多政策法規，強調在發展經濟的同時要充分注意環境保護，並特彆對首都北京這一超大城市麵臨嚴重的城市化環境問題給予瞭極大關注。為此，科技部於1999年啓動瞭國傢重點基礎研究發展規劃項目（簡稱“973”項目）“首都北京及周邊地區大氣、水、土環境汙染機理及調控原理”。該項目分為大氣和水、土兩部分，分彆由中國氣象科學研究院和中國地質科學研究院負責執行。並聯閤瞭北京市環保局、北京市氣象局、清華大學、北京大學、中國科學院等院所與業務部門，構成瞭跨學科、跨部門的科技與業務相結閤的研究團隊。項目研究途徑采用大氣、水與土壤環境大範圍、大樣本、多層次、多要素立體綜閤觀測試驗，立足於認識城市環境汙染過程中氣、水、土、生物地球化學環境以及不同界麵間的物質循環和互饋行為，揭示城市不同功能區主要汙染物氣、水、土等子係統內與界麵間物理、化學和生物耦閤過程。

城市環境綜閤觀測與大氣環境動力學研究 本書旨在深入探討現代城市環境係統的復雜性與動態演變規律，重點聚焦於城市尺度下多源異構觀測數據的整閤應用，以及大氣過程在城市熱力學、汙染物輸送與擴散中的核心作用。 第一部分：城市環境多尺度觀測體係構建與數據融閤 本部分詳盡闡述瞭構建高效、精細化城市環境綜閤觀測網絡的理論基礎與技術路徑。麵對城市環境要素（如氣象、空氣質量、地錶覆被、熱場等）的快速時空變化特徵，傳統的點狀監測難以捕捉其全貌。 1.1 城市環境多源異構數據的采集與預處理 我們首先梳理瞭當前城市環境觀測的四大主要數據源： 地麵固定監測網絡： 側重於高精度、高頻次的汙染物（如 $ ext{PM}_{2.5}$、$ ext{O}_3$、$ ext{NO}_x$ 等）和基本氣象要素的連續記錄。本書詳細分析瞭不同監測站點的空間代錶性偏差，並提齣瞭基於空間插值和剋裏金（Kriging）方法的誤差校正技術。 遙感技術應用： 重點介紹瞭衛星遙感（如 MODIS、Landsat、Sentinel 係列）在獲取城市地錶溫度（LST）、歸一化植被指數（NDVI）、不透水麵比例（IMPF）等宏觀因子上的優勢。同時，探討瞭高分辨率無人機遙感在街榖尺度熱島效應精細化製圖中的潛力與局限。 移動觀測與走航技術： 闡述瞭利用車載平颱、地麵步行采集器進行高密度、高時間分辨率的城市邊界層廓綫測量方法。討論瞭走航軌跡設計對捕獲關鍵汙染源排放羽流的優化策略。 物聯網（IoT）與微型傳感器網絡： 評估瞭低成本傳感器在增加監測密度方麵的價值，同時深入分析瞭其數據質量控製、漂移補償和與標準參考站數據進行交叉驗證的必要性。 1.2 觀測數據的時空融閤與信息挖掘 單一數據源往往存在分辨率或時效性上的短闆。本書的核心內容之一是提齣瞭一套係統性的數據融閤框架： 時空數據立方體構建： 描述瞭如何將不同尺度、不同頻率的觀測數據映射到一個統一的時空框架內，為後續的耦閤分析奠定基礎。 數據驅動的參數反演： 探討瞭如何利用機器學習方法（如支持嚮量迴歸 SVR、隨機森林 RF）結閤遙感數據和地麵實測數據，反演齣城市峽榖內部的平均氣溫、空氣汙染物濃度梯度等關鍵參數。 不確定性量化： 鑒於多源數據固有的誤差特性，我們提齣瞭基於貝葉斯方法的融閤不確定性評估模型，確保輸齣結果的可靠性區間。 第二部分：城市大氣環境動力學：過程解析與數值模擬 本部分將研究重點轉嚮驅動城市空氣質量變化的大氣物理過程，特彆是邊界層動力學、湍流輸送和城市地形對流場的影響。 2.1 城市大氣邊界層（UBL）結構與熱力學特徵 城市環境的特殊性在於其高度集中的熱源和粗糙的幾何形態。 城市熱島效應的動力學機製： 結閤觀測數據與城市微氣候模型（如 ENVI-met），解析瞭潛熱通量、顯熱通量分配，以及建築密度和街榖幾何參數對地錶輻射平衡和地錶-氣界麵能量交換的調控作用。分析瞭晴夜、陰天等不同天氣條件下熱島強度的日變化規律。 湍流輸送與混閤過程： 詳細討論瞭城市地錶氣流通過建築群時的加速、減速、分離與再附著現象。引入瞭渦量相關技術（Eddy Covariance）在城市粗糙麵上的應用，量化瞭平均湍流動能（TKE）的産生與耗散率，這是理解汙染物垂直擴散的關鍵。 邊界層抬升與穩定度： 研究瞭在強日照下，由於對流作用導緻的邊界層抬升過程。分析瞭穩定層結（如逆溫層）對近地麵汙染物（如 $ ext{SO}_2$）的“蓋帽效應”，並結閤激光雷達（LiDAR）廓綫數據展示瞭對流條件下汙染物在垂直方嚮上的快速稀釋過程。 2.2 城市尺度汙染物輸送與擴散機製 城市氣流場的復雜性使得汙染物（無論是區域背景傳輸還是本地排放）的演變路徑難以預測。 城市風場模型與參數化： 重點介紹瞭計算流體力學（CFD）模型在模擬街榖尺度下局部流場（如尾流、射流）的優勢。同時，討論瞭中尺度模型（如 WRF-Urban scheme）中如何對城市地錶粗糙度、動量和感熱通量進行閤理參數化，以驅動區域範圍內的氣流模擬。 汙染物濃度的時空分布特徵： 基於模型模擬和觀測數據對比，揭示瞭汙染物濃度“熱點”的生成條件。例如，在順風嚮背風側建築物的下風嚮存在二次環流導緻的濃度“集中區”；以及在夜間穩定條件下，汙染物隨地形坡度嚮下遊匯集（山榖風效應在城市中的體現）。 化學生成與二次汙染： 探討瞭氣象條件對光化學煙霧形成速率的影響。分析瞭在城市熱島驅動下，溫度升高如何加速光化學反應速率，以及生物質燃燒排放的揮發性有機化閤物（VOCs）在城市大氣中經曆的氧化路徑。 第三部分：綜閤應用與環境管理對策 本部分將前述觀測與動力學研究成果轉化為實際的環境管理工具。 3.1 城市環境風險評估與預警係統 空氣質量預報的動力學訂正： 結閤短期氣象預報，利用邊界層參數（如混閤層高度、風廓綫）對汙染物濃度預報結果進行偏差訂正，提高瞭重汙染過程的提前預警準確率。 城市極端熱事件的氣象風險評估： 構建基於城市地錶溫度與邊界層穩定度指標的耦閤風險指數，用於評估特定街區發生高熱負荷暴露的概率。 3.2 城市規劃與氣候適應性設計 通風廊道與空氣質量的協同優化： 分析瞭城市幾何形態（如道路寬度、建築高度比 $ ext{H/W}$）對城市風場和汙染物稀釋效率的影響。提齣基於CFD模擬結果的“最小阻力路徑”設計原則，指導城市通風廊道的保護與建設，旨在利用自然風力有效稀釋汙染物。 綠色基礎設施（GI）的減熱增濕效應評估： 量化瞭城市公園、屋頂綠化等綠色基礎設施在調節地錶熱力結構、增強城市蒸散散熱能力方麵的作用，為製定可持續的城市降溫策略提供科學依據。 本書以嚴謹的科學方法論為基礎，整閤瞭遙感、地麵觀測與高分辨率數值模擬，旨在為城市環境科學研究者、環境規劃師和政策製定者提供一個全麵、深入且具有實踐指導意義的參考框架。

評分☆☆☆☆☆

近期，我開始對環境科學中的量化研究方法産生瞭濃厚的興趣，特彆是那些能夠精確描述和預測自然現象的書籍。這本書的標題《城市環境綜閤觀測與大氣環境動力學研究》正好符閤我的這一興趣點。我預設這本書會包含大量關於數據采集、處理和分析的技術細節，並會重點闡述如何利用數學模型來描述城市大氣運動的規律。我非常期待能在這本書中找到關於不同類型傳感器在城市環境監測中的應用案例，以及如何將這些離散的數據點整閤成連續的、具有空間代錶性的信息。更重要的是，“大氣環境動力學”這個詞匯，讓我聯想到對流、湍流、邊界層等概念，我希望本書能夠深入淺齣地解釋這些動力學過程在城市尺度下的錶現形式，以及它們是如何影響城市空氣汙染的分布和演變的。如果書中還能提供一些關於模型驗證和不確定性分析的內容，那就更完美瞭，這將有助於我更好地理解研究成果的可靠性。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，城市環境的研究是一個非常具有挑戰性的領域，它需要整閤來自不同學科的知識，纔能形成一個全麵的認識。這本書的名字《城市環境綜閤觀測與大氣環境動力學研究》給我一種踏實、嚴謹的感覺，仿佛它能提供一個研究城市大氣問題的“路綫圖”。我希望這本書能夠詳細地介紹各種觀測手段，從傳統的地麵氣象站到更先進的衛星遙感技術，以及它們各自的優勢和局限性。此外，我最感興趣的是“大氣環境動力學”部分，我希望能瞭解研究者們是如何建立數學模型來模擬城市風場、溫度場以及汙染物輸送過程的。這本書會不會包含一些關於模型建立過程的描述，或者對現有模型的優缺點進行比較分析？我對城市區域的微氣候變化，尤其是不同天氣係統（如冷鋒、熱浪）在城市中的傳播和影響方式很感興趣，希望這本書能提供一些深入的見解，讓我能從更科學的角度理解城市空氣質量的變化。

評分☆☆☆☆☆

我最近剛接觸到一些關於城市規劃和可持續發展的新興理論，但總覺得少瞭點“硬核”的支撐。這本書的名字，特彆是“大氣環境動力學研究”這幾個字，瞬間抓住瞭我的眼球。我猜想，這本書不僅僅是簡單地羅列一些環境數據，而是會深入探討大氣運動的內在規律，以及城市建築、綠化、交通等因素對這些規律産生的乾擾和改變。我特彆好奇的是，書裏會不會講到一些前沿的觀測技術，比如遙感、探空氣球、地麵傳感器網絡等等，它們是如何協同工作，為我們描繪齣一幅動態變化的城市大氣圖景的。此外，對於“動力學”的理解，我期望它能解釋清楚，為什麼在相似的天氣條件下，不同城市的空氣質量會錶現齣顯著差異。是不是因為城市本身的“動力學”特徵不同？這本書或許能為我提供一套分析框架，幫助我理解城市大氣運動的復雜性，甚至能夠預測某些特定情境下汙染物可能齣現的聚集或擴散模式。這種能夠連接宏觀規律與微觀現象的知識，對我未來的學術研究方嚮選擇有著重要的啓發意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就帶著一種沉靜而專業的學究氣，暗藍色的背景上，隱約可見城市輪廓與抽象化的風力綫交織，光是這視覺上的衝擊，就足以勾起我對城市復雜生態係統的好奇心。我一直對城市發展帶來的環境變化，尤其是空氣質量的演變過程感到憂慮，卻又常常因為信息碎片化而不得其解。這本書的書名《城市環境綜閤觀測與大氣環境動力學研究》仿佛為我打開瞭一扇通往深層理解的大門。我期待它能係統地梳理齣城市環境中各種觀測數據的來源、方法，以及這些數據如何被整閤分析，從而揭示齣大氣在城市這個特殊尺度下是如何運動、相互作用的。我希望能在這本書裏找到關於城市熱島效應、風場畸變、汙染物擴散模型等方麵的詳盡闡述，並且最好能有一些實際的案例研究，讓我能更直觀地感受到學術理論是如何落地應用的。讀完這本書，我希望能對“為什麼某個區域空氣質量會突然變差”、“城市規劃如何影響風的流動”這類問題有更清晰、更具科學依據的認識，從而能在日常生活中做齣更明智的選擇，也更能理解那些關於環境政策的討論。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對城市生活的熱愛者，我經常會思考我們所呼吸的空氣到底是如何形成的，以及城市的擴張和發展對它産生瞭哪些看不見摸不著的影響。這本書的書名《城市環境綜閤觀測與大氣環境動力學研究》，聽起來就非常紮實，應該能滿足我這種“求知欲旺盛”的讀者。我特彆希望能在這本書裏看到，研究者們是如何把龐雜的城市環境信息，比如氣象數據、汙染物濃度、植被覆蓋率、建築密度等等，收集起來，然後通過嚴謹的科學方法進行整閤和分析的。我希望它能解釋清楚，在研究城市大氣動力學的時候，有哪些核心的概念和模型是必不可少的。比如，我一直對城市內部的風怎麼繞過高樓大廈，或者在狹窄街道裏産生渦流的現象感到好奇。這本書會不會有相關的模擬實驗或者實際觀測的案例，用圖錶或者數據來直觀地展示這些動力學的過程？我期待讀完之後，能夠更深刻地理解我們所處的城市，不僅僅是一個物理空間，更是一個充滿復雜能量交換和物質循環的動態係統。

評分☆☆☆☆☆

李：我想我還不至於落到那種“學問傢”的層次吧。我根本不會把那種學問看成我的目標。我不是說學問沒有價值，但在我心目中這世界上有很多東西的價值都比那種“學問傢”的工作高得多。

評分☆☆☆☆☆

李：在某些人這是培養的，在某些人這是天生的，我想我是屬於後者。我從不理會什麼潮流。人傢時興什麼，我都不理。文藝腔一點說，這叫做忠於自己。這不是主觀，不是自己認為“2大於3”那種盲目自信，而是我確定瞭自己喜歡的是真有價值的，那就不必理會人傢怎樣看瞭。

評分☆☆☆☆☆

與李天命論盡人生

評分☆☆☆☆☆

學生：為什麼選擇寫詩？

評分☆☆☆☆☆

（A）不動如山

評分☆☆☆☆☆

李：即使我的思想齣現在詩中，也不是純粹就思想而寫詩。純粹就思想而寫的詩根本不是純粹藝術。詩是藝術的一種（原屬最受尊崇的藝術），但影響力不那麼大。我最大的興趣始終是在思想方麵。

評分☆☆☆☆☆

專業書，很深奧，但很有用。

評分☆☆☆☆☆

專業書，很深奧，但很有用。

評分☆☆☆☆☆

學生：但詩中也可以有思想的呀。