气候关系（共10篇）
气候关系 篇1
1、光照
光是绿色植物生命活动的能量来源, 是绿色植物进行光合作用不可缺少的条件。只要在光照的条件下, 植物才能正常生长发育。根据各种药用植物对光照强度的要求, 将药用植物分为三大类。
1) 喜光植物 (阳生植物)
要求阳光充足, 喜直射阳光, 如缺乏阳光则植物细弱, 生长不良, 产量低。如地黄、红花、芍药、北沙参、决明、黄芪等。
2) 喜阴植物 (阴生植物)
不能忍受强烈阳光照射, 适宜生长在林下等荫蔽环境中, 喜漫射光、反射光或早晚的光线。如人参、西洋参、黄连、细辛、半夏、天南星、三七、贯众等。栽培这类药用植物时需要人工搭棚遮阴或在树下荫蔽处栽培。
3) 耐阴植物
介于前两种植物的中间类型, 在光照良好的条件下生长最好, 但也能忍耐适度的荫蔽, 只是不同种类耐阴程度不同。如天门东、麦冬、冬花、紫花地丁等。
同种药用植物在不同的生长发育阶段对光照强度的要求也不同。如北五味子、党参、玉竹等在幼苗期间怕强光照射。因此, 必须注意进行短期荫蔽。
掌握药用植物对光照强度的要求特点在生产中有重要实践意义。例如生产中合理进行间混套作、间苗、修剪、合理密植等。
2、温度
温度指植物生长期间的空气温度和土壤温度。积温对药用植物开花结实有重大影响, 药用植物种类不同, 所需积温不一致。一年生果实和种子类药用植物适时播种极为重要, 延迟播期常会因积温不足而降低开花结实率。
药用植物生长期间, 如果大气温度升高而大气湿度和土壤湿度均较低, 则造成药用植物内水分不能保持正常的动态平衡, 对生长不利。
不同植物种类对温度的要求不一样。根据植物生长习性及原产地不同, 可将植物分为热带植物、亚热带植物、温带植物和寒带植物等四大类。生产中栽培和引种某种中草药, 首先必须了解其原产地的气温条件, 给予所需条件, 才能得到良好效果。如金鸡油、肉桂原产于南方, 如把它们引种到北方来, 只能在温室里栽培或需温度经过长期的逐步驯化过程。在北京栽培西红花, 它的生长期间所需温度与本地其他植物正好相反, 需在9月中旬, 即其它植物差不多已经停止生长或已进入休眠期的时候进行栽种, 而冬季仍然进行生长, 只是生长较弱, 次年春夏之交, 进入休眠, 直到九月才重新萌动。北方栽培西红花多采用室内栽培和室外栽培相结合的方法。
3、水分
水对植物的生长发育有十分重要的意义, 没有水就没有植物。根据各种植物对水的适应方式, 将植物分为:
1) 旱生植物
这类药用植物具有发达的根系或有良好的“旱生结构”, 适宜在地势高少雨的地区栽培。如仙人掌、沙棘、甘草、黄芪、天门东、芦荟、龙舌兰、景天科、百会科的药用植物。
2) 水生植物
这类药用植物一般不能离开水生环境。如莲、浮萍等。
3) 湿生植物
这类药用植物适宜在沼泽、河滩、低洼地、可山谷湿地、潮湿地区的林下等潮湿的环境里生长。如泽泻、薏苡等。
4) 中生植物
大多数药用植物都属此类。如地黄、浙贝、党参、桔梗、延胡索等。这类药用植物在干旱情况下容易枯萎, 在水分多时又易发生涝害, 因此, 在栽培这类药用植物时, 注意适当排灌能有效的提高药材的产量和质量。
气候关系 篇2
建筑环境与能源应用工程 B132 游诚
摘要：气候是影响建筑设计的一个重要因素，在不同的区域条件下，应有不同的建筑形态空间布局，即适应气候的地域技术。本文将根据不同地区气候特征，简单举例说明气候对建筑的影响。
关键词：建筑 地域 气候
引言: 建筑，最初不过是庇护人类活动的掩体。随着人类文明的演进，建筑呈现为秩序化、习俗化的空间形态，并且把各个时代的工巧匠心凝聚其中，以至在古典美学里被看作造型艺术之首。建筑由此而成了保存文化史迹最完整的载体。众所周知，某一地域建筑的特征与该地方的气候、地形和文化是紧密相连的，现在我们主要就建筑与气候的关系进行讨论。
在这里我们主要分析降水降雪量、温度、光照、风、相对湿度和南北差异对建筑特点的影响。
一.降雨降雪量对建筑的影响 降雨多和降雪量大的地区，房顶坡度普遍很大，以加快泻水和减少屋顶积雪。我国云南傣族、拉祜族、佤族、景颇族的竹楼，颇具特色。这里属热带季风气候，炎热潮湿，竹楼多采用歇山式屋顶，坡度陡，达45°～50°；下部架空以利通风隔潮，室内设有火塘以驱风湿。我国东南沿海以及台湾的骑楼往往从二楼起向街心方向延伸到人行道上，既利于行人避雨，又能遮阳。湘、桂、黔交界地区侗族的风雨桥、廊桥亦是如此。降雨少的地区，屋面一般较平，建筑材料也不是很讲究，屋面极少用瓦，有些地方甚至无顶，如撒哈拉地区。我国西北有些地方气候干旱，降水很少，屋面平缓，一般只是在椽子上铺上织就的芦席、稻草或包谷秆，上抹泥浆一层，再铺干土一层，最后用麦秸拌泥抹平就行了。宁夏虽然也用瓦，但却只有仰瓦而无复瓦。这类房屋的防雨功能较差。降水量和降水强度关系到屋面、地面和地下排水系统的设计；另外，雨水通过墙壁上的缝隙向室内渗透时导致墙体内部发潮，从而降低热工性能；会使屋面油毡鼓泡、变形、裂缝，造成渗漏，会使墙面出现斑迹，影响美观，甚至使面层剥落的损坏。
降水多的地方，植被繁盛，建筑材料多为竹木；降水少的地方，植被稀疏，建筑多用土石；降雪量大的地方，雪甚至也是建筑材料，如爱斯基摩人的雪屋。我国东北鄂伦春人冬季外出狩猎时也常挖雪屋作为临时休息场所。
二.温度对建筑的影响
温高的地方，往往墙壁较薄，房间也较大，反之则墙壁较厚，房间较小。曾有人通过调查西欧各地的墙壁厚度发现，英国南部、荷兰、比利时墙壁厚度平均为23厘米；德国西部、德国东部38厘米；波兰、立陶宛50厘米；俄罗斯则超过63厘米，也就是愈靠海，墙壁愈薄，反之墙壁愈厚。这是因为欧洲西部受强大的北大西洋暖流影响，冬季气温在0℃以上，而愈往东则气温愈低，莫斯科最低气温达-42℃。我国西北阿勒泰地区冬季漫长严寒，这里房子外观看上去很大，可房间却很紧凑，原来这种房屋的墙壁厚达83厘米。
有些地方为了抵御寒冷，将房子建成半地穴式，我国东北古代肃慎人就住这种房子，赫哲族人一直到解放前还住着地窨子。一些气温高的地方，也选择了这种类型的地窨子，如我国高温冠军吐鲁番几乎家家户户都有一间半地下室，是用来暑季纳凉的，据测量在土墙厚度80厘米的房屋内的温度如果为38℃，那么半地下室里的温度只有26℃左右。我国陕北窑洞兼有冬暖夏凉的功能，夏天由于窑洞深埋地下，泥土是热的不良导体，灼热阳光不能直接照射里面，洞外如果38℃，洞里则只有25℃，晚上还要盖棉被才能睡觉；冬天却又起到了保温御寒的作用，朝南的窗户又可以使阳光盈满室内。我国云南省元阳县境内有一种特殊的房顶—水顶，平平的屋顶上又多了一汪水面，屋外阳光热辣，屋里却十分荫凉.第三.光照对建筑的影响
室内光照能杀死细菌或抑制细菌发育，满足人体生理需要，改善居室微小气候。因此从采光方面考虑，房屋建筑需注重三个方面：①采光面积，②房间间距，③朝向。气温高的地方，往往窗户较小或出檐深远以避免阳光直射。吐鲁番地区的房屋窗户很小，既可以避免灼热的阳光，又可以防止风沙侵袭。傣族民居出檐深远，一个目的是为了避雨，正所谓“吐水疾而溜远”，另一个目的是遮阳。气温低的地方，窗户一般较大，以充分接收太阳辐射，但窗户往往是双层的，以避
免寒气侵袭，如我国东北地区。宁夏的“房屋一面盖”也是为了充分利用太阳辐射。
第四.风对建筑的影响
风也是影响建筑物风格的重要因素之一。防风是房屋的一大功能，有些地方还将防风作为头等大事，尤其是在台风肆虐的地区。我国台湾兰屿岛，距台风策源地近，台风强度大，破坏性极强，因此岛上居民雅美族人(高山族一支)创造性地营造了一种“地窖式”民居。房屋一般位于地面以下1.5米～2米处，屋顶用茅草覆盖，条件好的用铁皮，仅高出地面0.5米左右，迎风坡缓，背风坡陡，室内配有火堂以弥补阴暗潮湿的缺点，还在地面上建凉亭备纳凉之用。我国冬季屡屡有寒潮侵袭(多西北风)，避风就是为了避寒，因此朝北的一面墙往往不开窗户，院落布局非常紧凑，门也开在东南角，如北京四合院。
风还会影响房屋朝向和街道走向。在山区和海滨地区，房屋多面向海风和山谷风。城市街道走向如果正对风向，风在街道上空受到挤压，风力加大，成为风口，因此街道走向最好与当地盛行风向之间有个夹角。
第五.相对湿度对建筑的影响 相对湿度使许多建筑材料受潮后降低其保温性能，这对冷库等建筑更为重要。湿度过高，会明显降低材料的机械强度，产生破坏性变形，有机材料还会腐朽，从而降低质量和耐久性，潮湿材料上容易繁殖霉菌等，一经散布到空气中和物品上，会危害人的健康，促使物品变质。
第六.南北差异对建筑的影响 由于北方降水较少，北方建筑屋顶比较平坦，有利于白天晒东西。屋体比较厚实，有利于冬天保暖。而南方由于一年到头降水较多，所以屋顶成倾斜状，有利于雨水的排泄，还比较容易通风散热。总结：就某种建筑物风格形成而言，它的功能是多方面的，兼有避雨、遮阳、防风、纳凉等多种功能，同时也是多种因素综合作用的结果，不能
牵强地认为是单一作用造成的。同时，我们也要充分认识到气候不是唯一决定建筑特征的因素，地方文化、宗教色彩还有建筑设计师的风格等等，都是决定建筑特征的因素。
气候关系 篇3
【关键词】地理；历史；文化景观；气候
0.引言
气候影响文化景观，不同地区气候环境不同，其文化景观也不同。河南为中华民族主要发祥地之一，物华天宝，人杰地灵，英才辈出。在漫长的历史长河中，河南在中国的政治、军事、经济、文化上始终占据重要地位， 经济社会文化发展曾几度达到鼎盛，先后有20个朝代建都或迁都于河南。河南地跨暖温带和北亚热带两大自然单元的我国东部季风区内，气候比较温和，具有明显的过度性特征，全年四季分明，冬季寒冷少雨雪，春短干旱多风沙，夏天炎热多雨，秋季晴朗日照长。河南的文化景观与河南温和适宜的气候条件密不可分。
1.地理环境
河南界于北纬31°23′～36°22′，东经110°21′～116°39′之间，位于中国中东部、黄河中下游，东接安徽、山东，北界河北、山西，西连陕西，南临湖北，呈望北向南、承东启西之势。因其地理位置优越，古时即为驿道、漕运必经之地，商贾云集之所。远古时期黄河中下游地区河流纵横，森林茂密，野象众多，河南又被形象地描述为人人牵象之地，这就是象形字“豫”的根源，也是河南简称“豫”的由来。夏代禹时分天下为九州，豫州位于九州之中，历史上河南又有“中州”、“中原”之称。今天，河南地处沿海开放地区与中西部地区的结合部，是我国经济由东向西梯次推进发展的中间地带，是全国重要的铁路、公路大通道和通信枢纽。
2.自然景观
河南境内有奇峰耸峙、峻峭巍峨的太行山，重岩迭嶂、气势磅礴的伏牛山，岗峦起伏、溪流蜿蜒的桐柏山，树木繁茂、郁郁葱葱的大别山组成河南的四大山系，其间不乏许多名山奇观，如气魄宏伟、古迹棋布的中岳嵩山，怪石嶙峋、风景幽奇的鸡公山，景色秀丽的云台山，异峰突起、巍峨挺拔的石人山，都具有独特的魅力。河南河流如网，水库棋布，构成了绚丽多彩的游览胜地。远眺源远流长、奔腾不息的黄河，长天无垠、天水一色，给人以“黄河之水天上来”、“黄河远上白云间”之感。山水楼台交相辉映的百泉湖，烟波浩渺、富有南国旖旎风光的南湾湖，吐珠喷玉、各具特色的珍珠泉、喷玉泉，千姿百态、神奇曼妙的自然溶洞，都独具特色、情趣各异。目前全省共有风景名胜区31个，总面积达0.17万平方公里，其中中岳嵩山、龙门山、鸡公山、云台山和王屋山为国家级风景名胜区；国家级自然保护区6个，地方级自然保护区22个；森林公园55处。
3.气候概观
河南属于北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，同时还具有自东向西由平原向丘陵山地气候过渡的特征，具有四季分明、雨热同期、复杂多样的特点。
全省由南向北年平均气温为15.7～9.5℃，7月最热，月均气温为27～28°C；1月最冷，月均气温为-2～2°C。年均降水量1380.6～532.5毫米，6～8月降水量占年总量的45～67%，年均日照1140.1～2525.5小时；全年无霜期189～240天。南北各地气候显著不同，山地和平原气候也有显著差异。总的气候特征是：冬季寒冷少雨雪，春季干旱多风沙，夏天炎热多雨，秋季晴朗日照长。
河南地处北亚热带和暖温带地区，气候温和，日照充足，降水丰沛，南北两个气候带的优点兼而有之，具有南北之长，适宜于农、林、牧、渔各业发展。我国划分暖温带和亚热带的地理分界线秦岭淮河一线，正好穿过境内的伏牛山脊和淮河干流。此线以北属于暖温带半湿润半干旱地区，面积占全省总面积的70%，此线以南为亚热带湿润半湿润地区，面积占全省总面积的30%，气候具有明显的过渡性特点。由于受季风气候的影响，加上南北所处的纬度不同，东西地形的差异，使河南的热量资源南部和东部多，北部和西部少，降水量南部和东南部多，北部和西北部少，气候的地区差异性明显。河南西靠广阔的欧亚大陆，东近浩瀚的太平洋，冬夏海陆温差显著，风向随季节变化明显。季风气候对农业有利的方面是主导的，全年的降水量主要集中在夏季，约占全年降水量的45-60%。
4.历史、文化景观
除了有绚丽多彩的自然景观，河南还有很多丰富的人文景观。
远在四千年前的新石器时代，中原人民就创造了著名的“裴李岗文化”、“仰韶文化”和“龙山文化”等令世人赞叹的史前文化。河南大地上孕育的千古风流人物多如群星：如古代哲学家和思想家老子、庄子、墨子、韩非，政治家和军事家李斯、岳飞，科学家和医学家张衡、张仲景，文学家和艺术家杜甫、韩愈、白居易、李商隐、吴道子等都为中华民族做出了突出的贡献，在中华文明史上写下了光辉的篇章，在中国古代历史文化中具有举足轻重的地位。他们的精神以及他们留下的大量的遗迹遗物等，都是十分宝贵的文化资源，可以鉴史、可以育人，可以兴业，在经济建设、社会发展和对外交流中起着非常重大作用。
5.结论
河南位于中国中东部、黄河中下游，东接安徽、山东，北界河北、山西，西连陕西，南临湖北，呈望北向南、承东启西之势，古时即为驿道、漕运必经之地，商贾云集之所。在漫长的历史长河中，河南在中国的政治、军事、经济、文化上始终占据重要地位， 经济社会文化发展曾几度达到鼎盛，先后有20个朝代建都或迁都于河南，为后世创造了丰富的文化景观。河南属于北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，同时还具有自东向西由平原向丘陵山地气候过渡的特征，具有四季分明、雨热同期、复杂多样的特点。平均年总辐射量456～511KJ/c㎡，日照时数在2200h以上，≥10℃的活动积温4300～4700℃，年降雨量600～800mm，无霜期大多在200～220d，适宜于农、林、牧、渔各业发展。由于河南省处于暖温带和亚热带气候交界的边缘地区，所以气候具有明显的过渡性特征。我国暖温带和亚热带的地理分界线——秦岭—淮河线贯穿河南省境内的伏牛山脊和淮河沿岸，此线以南的信阳、南阳及驻马店的部分地区属亚热带湿润半湿润气候区。河南有“中国历史文化的缩影”的美称，曾长期作为中国的政治、经济、文化中心，自古就有“得中原者得天下”之说。因为河南优越的气候条件，使得河南在历史上和现在社会上都占着重要的社会地位。河南悠久的历史，丰富的文化景观，与其当地温和适宜的气候条件密不可分。
【参考文献】
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林州气候特征与农业生产的关系 篇4
1林州市农业生产概况
林州市 ( 原林县, 1997 年1 月24 日撤县改市, 属县级市, 归属河南省安阳市) 有4 个辖区, 16 个乡镇, 市境内南北长74km, 东南宽29.4km, 总面积为:2046km2, 总人口为106 万, 其中市区人口为20 万, 建成面积为13km2。截止2010 年我市粮食种植面积达8.3万hm2, 粮食总产量达33.4 万吨, 主要农作物有小麦、玉米、谷子、红薯、棉花、花生、油菜、芝麻等。
2林州市主要气候特征
林州市地处河南省的西北角, 南北长约70km, 东西宽约30km。境内有山脉、丘陵、盆地组成。群山斜列, 山峦起伏, 高峰陡壁, 沟壕纵横。西部太行山主脉是一道天然屏障, 最高峰海拔高度达1663m;北部和南部为低山区海拔高度为海拔500~800m。林州属于暖温带半湿润大陆性季风气候, 但因受当地特殊地形地貌气候的影响, 构成了独特的山区气候特征。高山区, 气候温凉, 冬长夏短, 干旱少雨, 日照充足, 但冰雹常见, 强风呈凶, 有高原地区的气候特色;低山丘陵区气候凉爽, 四季分明, 冬暖夏热, 无霜期长, 林虑山春迟秋早, 光照充足。盆地中气候温和, 又有华北大平原的景象, 若到淇河洹河流域, 更有江南水乡风味。同是山川盆地的小麦, 市区南比市区北要早成熟10~15d, 同一市区内的作物, 有些地方一年一熟由感不足, 有些地方一年两熟还有余。一个境内纬度极小的情况下出现这样显著的差异, 主要是地方性小气候所造成的。
3降水
水分资源是农作物生长发育的必要条件, 1mm的降水相当于667m2地浇约667kg的水, 因此降水对农业生产起着十分重要的作用, 从1981~2010 年月累计降水 (mm) 中可以看出, 降水主要在7 月最多降水为358.4, 8 月最多降水量为599.9mm, 而4~6 月的降水量只有1.0mm, 水分资源虽然丰富, 但由于降水时段分布不均, 汛期来的过晚, 雨量过分集中, 且来势猛结束快, 利用率很低。
4 月和6 月是安阳市农业生产的关键月, 而此时正值棉花及大秋作物播种期, 水分长期缺乏补给, 消耗殆尽, 空气干燥已达顶点, 而温度回升很快, 风大, 温度高, 蒸发量大, 使得棉花不能顺利播种, 红薯不能及时插秧, 小麦你能正常拔节, 大多数年份则需要抗旱春播、春插。6 月份是我市晚秋作物大面积播种的季节, 但从1981~2010 年林州累年月气温表中可以看出, 气温的历史最高值42.7℃就出现在6 月份, 从建站多年资料中显示有50% 的年最高气温出现在此月份, 日照时数多, 蒸发量是全年的峰值, 但降雨量却偏少, 有1/3 的年份发生严重干旱。形成农业生产的关键时期缺雨。9 月下旬至10 月上旬这个时段为小麦适宜播种期, 这3 个时段降水的多少, 基本上能够决定全年农业的丰产和歉收。
4雹多霜重气温低, 灾害频繁
安阳市是冰雹多发区, 其生成原因有2 种天气条件, 冷锋过境形成冰雹, 时间长, 范围大;高温高湿, 在太行山区产生热力对流, 生成冰雹云, 东南移到本市上空降雹, 日间短, 范围小。但它来势凶猛、强度很大, 并常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。每次降雹的范围都很小, 一般宽度为几米到几千米, 长度为20 ~ 30km, 所以民间有“雹打一条线”的说法。我市冰雹多发源于太行山腹地, 而后向东南移动, 这是由于地形对气流的影响造成的, 从多年汇集的冰雹资料中看到, 1981~2010 年30a中, 有17a发生冰雹灾害, 有3.5 万hm2农作物遭受冰雹袭击, 造成减产绝收。冰雹灾情重, 面积大, 在全省都属少见, 从市气象记载的21次冰雹中, 也确实看到了冰雹的淫威, 有些地方的农作物被冰雹打的稀烂, 地面积冰雹数尺, 把树木剥了一层皮。
5大风
大风被视为安阳市主要气象灾害之一, 农谚道:西北风, 闯祸精, 就是指造成灾害的大风, 气象上规定, 凡定时观测风速大于或等于14m/s, 瞬间风速大于或等于17m/s, 并持续2h以上即称为大风。安阳市境内大风的地方性特点明显, 受山口、河谷影响, 风力强劲, 破坏力甚重, 往往飞沙扬尘, 遮天蔽日, 吹毁庄稼, 刮倒树木, 甚至掀翻建筑、砸死人畜, 造成极大损失。林州的大风一般维持不长, 多为阵性, 但对农业生产的破坏力却相当严重, 常会造成农作物绝收。多是西北风, 风源是西伯利亚的冷空气, 但西部太行山口处是大风的必经路线, 风力特别大, 造成的灾害特别严重。最大风速达32m/s。
6霜冻、低温
霜冻、低温也是安阳市的主要气象灾害之一, 安阳市最低气温为:-23.6℃, 为全省之最。这样低的温度对小麦的危害极大, 小麦生育期需要≥ 0℃积温为1900~2100℃, 由于积温不够, 不能正常成熟, 造成减产。无霜期短, 霜害重, 无积雪低温造成麦苗大面积死亡。本市曾做过调查, 雪面温度低达-24.0℃时, 地表仍可维持0℃左右。可见积雪层保温的效果很明显。若浇麦碰到严重低温就更遭了, 能造成麦苗冻死或地面抬凌, 断裂, 折断麦根。
7结束语
气象条件对农业的影响是多方面的, 对农业生活的各个环节有着直接的关系, 各种农作物每个发育阶段都要求一定量的气候条件, 因此改变传统观念, 重视开发空中水资源, 实施人工影响天气过程, 缓解自然降水的不足。合理利用水资源, 发展节水型农业, 合理开发地下水资源。调整种植结构, 提高复种指数。选育适合本地气候的优良品种, 有效的避免各种自然灾害给农业生产造成影响和损失, 所以地方的农业生产, 必须慎重考虑气象因素, 充分利用有利气象条件, 克服不利气象因子的影响, 以保证农业产量的高产稳产。
摘要：我国是一个农业大国, 而农业生产的整个过程都是在自然天气条件下进行的, 必然会受到气候、土壤、地形、植被等自然条件的影响, 尤其是气象条件的影响更为显著。因为天气和气候条件在时间上的变化可以使得农业生产具有明显的季节性, 在空间上的变化则使得农业具有明显的地域性。本文通过林州30年来的气候资料 (1981--2010年) 来分析和阐述林州的气候特征与当地农业生产的关系。
关键词：气候,农业,生产,影响
参考文献
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气候关系 篇5
西北太平洋热带气旋强度与环境气流切变关系的气候分析
采用NCEP/NCAR再分析资料和JTwC(美国关岛联合台风警报中心)资料,对1974～5～10月西北太平洋热带气旋(TC)强度和环境风垂直切变进行了趋势特征、振荡周期和空间结构分析.结果表明:西北太平洋热带风暴强度以上TC的最大风速和环境风垂直切变在时间上有相反的`变化趋势,弱的环境风垂直切变有利于TC强度的增大;前12 h的环境风垂直切变对TC强度的发展影响最大.环境风垂直切变在两北太平洋TC最强的年份表现为环境风切变值小,TC发生密集;最弱的年份表现为环境风切变值大,TC发生稀疏.
作 者：苏丽欣 周锁铨 吴战平余锦华 Su Lixin Zhou Suoquan Wu Zhanping Yu Jinhua 作者单位：苏丽欣,周锁铨,余锦华,Su Lixin,Zhou Suoquan,Yu Jinhua(南京信息工程大学江苏省气象灾害重点实验室,南京,210044)吴战平,Wu Zhanping(贵州省气象局,贵阳,550002)
刊 名：气象科技 PKU英文刊名：METEOROLOGICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： 36(5) 分类号：P4 关键词：热带气旋 环境风 垂直切变 最大风速气候变化与湿地生态系统的关系 篇6
《湿地公约》对湿地的定义是指天然或人工的、永久性或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域,蓄有静止或流动、淡水、微咸或咸水水体,包括低潮时水深不超过6m的海域,包括与湿地毗邻的河滨和海岸地区,以及位于湿地内的岛屿或低潮时水深超过6m深的海域。在世界自然资源保护联盟、联合国环境规划署和世界自然基金会共同编制的世界自然保护大纲中,湿地与森林、海洋并称为全球3大生态系统,具有涵养水源、净化水质、调蓄洪水、调节气候和维护生物多样性等重要生态功能。因此,湿地又被称为“地球之肾”。
根据千年生态系统评估报告,湿地生态系统不仅为人类提供各种产品,而且在维系生命支持系统和自然系统的动态平衡方面起着不可替代的重要作用。湿地内丰富的植物群落,能够吸收大量的CO2气体,并放出O2,湿地中的一些植物还具有吸收空气中有害气体的功能,能有效调节大气组分。但同时也必须注意到,湿地生境也会排放出甲烷、氨气等温室气体。湿地与全球气候变化之间的关系可简要概括为以下3个方面,全球气候变化对湿地的物质循环、能量循环及湿地动植物等产生重大影响,将有可能改变湿地分布、湿地生态系统的结构和一系列生态系统服务功能;湿地生态系统可构筑一道防御自然灾害的屏障,提高应对全球气候变化消极影响的能力,如抵御风暴潮、洪灾、旱灾等,特别是海岸带湿地,由红树林等构成的防护林带,可有效保护海岸带和当地居民的安全;保护湿地可有效减少温室气体排放、促进生物碳汇和固定CO2。但这一功能深受湿地生态系统健康状况的影响。如果人为影响导致湿地退化,湿地将成为温室气体的净排放者,即通常所称的“源”——“汇”转化。
2 气候变化的原因与全球气候变化
引起气候变化的原因是因为大气中温室气体的增加。大气的99%由78%的氮气和21%的O2组成。它们对气候调节基本没有直接的作用。在剩下的1%的大气中有一小部分的气体(包括CO2、甲烷、一氧化二氮、臭氧、水蒸汽、卤烃等)被称为温室气体。这些气体能够使地球保持温暖。太阳辐射穿过大气,大部分被地表吸收,并使之升温。一部分被大气和地表反射。同时地表发射红外线,一部分穿过大气层,一部分被温室气体分子吸收,再发射。这一过程使地球表面和接近地表的大气保持温暖。如果没有温室气体,地球会比现在低30℃。
但是人类的活动产生了过多的温室气体,导致全球气候变暖。政府间气候变化调查组(IPCC)在1996年关于气候变化的陈述是:“具有可辨别的人类对气候的影响”,而2001年陈述则改变为:“最近50年来观察到的变暖现象很可能是由于人类活动造成的”。可见对“人类活动是造成气候变化的原因”这一认识越来越肯定。温室气体增加的原因主要是,由于人类燃烧燃料如煤、石油和天然气等产生CO2和森林遭到破坏降低了植被吸收CO2能力所致。这些原因已经为人们所公认和接受。
最新的研究还发现,森林大火可能也是造成温室气体增加的重要原因之一。美国的研究人员发现:发生于1997年、1998年干旱期间的森林大火是造成大气中过量甲烷、CO2和CO的主要原因,这超过了先前预测的在此期间燃烧燃料和其他原因所产生的这些气体的量。结合使用卫星数据和计算机建立的气候模式,他们发现过量排放的温室气体中有60%来自于东南亚,30%来自中、南美洲,10%来自于欧洲、亚洲和北美洲的森林繁茂地区。排放量的增加与印度尼西亚、中美洲、亚马逊的部分地区、北部和南部非洲以及北美洲、欧洲和亚洲的干旱引起的森林大火有关。这次干旱是由厄尔尼诺的南部震荡、太平洋洋流的周期性逆转引起的,致使全球气候陷入混乱之中。
全球温度在过去300年上升超过了0.7℃,因此气候变化已经发生。20世纪温度增加了0.5℃。最严重的变暖发生在1910~1940年间和1976年至今。
最近1 000年内,20世纪90年代是最温暖的,5个最温暖的年度有4个发生在90年代。1998年是1861年有记录以来全球最温暖的一年。1995年是225年以来炎热天数最多的一年,超过20℃的天数为26d。而冷天的数量(平均温度低于0℃)则从20世纪以前的每年15~20d,减少到最近几年每年大约10d。
北半球的冰雪覆盖量自1960年以来减少了大约10%,山脉冰川在20世纪期间明显退缩,北极的冰雪厚度在过去的40年间已经丧失了近40%。
气候变化导致全球海平面在过去100年中平均上升了0.1~0.2m。20世纪,平均每年上升1~2mm,预计1999~2100年,上升0.09~0.88m,比20世纪高2~4倍。世界大部分地区降雨明显增加,北半球的中高海拔区每10年增加0.5%~1%,严重降雨事件发生率增加了2%~4%。亚洲和非洲过去几十年旱灾的频率和严重程度都一直在增加。
湿地生态系统对气候的变化较为敏感,气候变化会影响湿地水文,生物地球化学过程,植物群落及湿地生态功能等。
3 气候变化与湿地生态系统
3.1 湿地生态系统的功能
大气中CO2等温室气体浓度的增高是导致全球气候变暖的主要原因,2007年政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布第4次气候变化评估报告指出,自1750年以来,由于人类活动的影响,全球大气CO2、甲烷和氧化亚氮等温室气体浓度显著增加。人类活动是导致气候变化的主要原因,全球大气CO2浓度的增加主要来源于化石燃料使用和土地利用变化(如湿地围垦等),甲烷和氧化亚氮浓度的变化主要来自于农业。近250年来,地球大气中CO2浓度值从工业化前的约280×10-6增加到2005年的379×10-6,甲烷浓度值从工业化前的约715ppb,增加到2005年的1774ppb,氧化亚氮浓度从工业化前的约270ppb,增加到2005年的319ppb。湿地是陆地生态系统中最重要的碳库之一,保护湿地可以减少温室气体排放,减缓气候变化的速度和强度。湿地中植物种类丰富,植被茂密,植物通过光合作用使无机碳(大气中的CO2)转变为有机碳。湿地中含有大量未被分解的有机碳,它们在湿地中不断积累。湿地是陆地上碳素积累速度最快的自然生态系统。湿地是陆地上巨大的有机碳储库。尽管全球湿地面积仅占陆地面积的4%~6%,碳储量约为300~600Gt(1Gt=109t),占陆地生态系统碳储存总量的12%~24%。如果这些碳全部释放到大气中,则大气CO2的浓度将增加约200×10-6,全球平均气温将因此升高0.8~2.5℃。我国科学家对上海崇明东滩湿地的研究表明,东滩湿地芦苇群落的年固碳能力可达(1.63±0.39)kg·m-2,是全国陆地植被平均固碳能力的2.3~4.9倍(平均3.3倍)和全球植被平均固碳能力的2.7~5.9倍(平均4.0倍)。3、湿地生态系统对洪涝、干旱等极端气候事件具有调节功能,能够减缓气候变化带来的不利影响。鄱阳湖湿地是长江中游最大的天然水量调节器,起着调蓄洪峰、减轻洪水灾害的作用。据研究,上游河流注入鄱阳湖的最大流量的多年平均值为30 400m3/s,而湖口相应出流的最大流量多年平均为15 700m3/s,洪水流量平均被削减14 700m3/s,削减百分比为48.3%。如果没有鄱阳湖的调蓄,长江中下游的洪水灾害将更为频繁和严重。4、人类对湿地的破坏会增加温室气体排放,减弱湿地的调节功能并对人类未来产生不利影响·湿地的围垦使湿地的储碳能力大大降低,甚至成为碳源。科学家对我国三江平原等湿地的研究表明,在积水条件下,湿地是CO2的汇。当湿地被疏干围垦后,土壤中有机物分解速率大于积累速率,湿地变为CO2的源。湿地植物从大气中获取大量CO2。有机质的不完全分解导致湿地中碳物质的积累。气候变暖或降水减少都可加速湿地有机质的分解速率,可能促使它们成为大气的碳源。在1950年至2000年间,我国天然红树林湿地面积减少约73%,珊瑚礁湿地约80%被破坏。滨海湿地的围垦和改造利用,不仅使湿地生物失去了栖息地,而且导致海岸侵蚀、海水入侵等自然灾害的增加。
3.2 气候变化对湿地生态系统的结构和功能的影响
湿地破坏及甲烷等温室气体的产生使得温室效应更加严重,全球气温也随之升高,而温度升高致使的水的蒸腾及生物活动的改变,进一步让大气结构发生改变,CO2在水中的溶解度达到饱和时也将排入大气。紧接着,湿地面积因蒸腾作用缩小,碳汇作用减弱的同时将“保存”数十年甚至数百年的碳排入空气,加剧了温室效应的发生,海平面上升将进一步影响整个地球生态系统的平衡。
4 湿地保护存在的问题
近年来,我国政府和社会各界对湿地保护给予了越来越多的关注。部分地区探索出了现阶段湿地保护的成功模式。例如上海崇明东滩湿地的恢复性建设和杭州西溪国家湿地公园保护与利用的“双赢”之路。
(1)不合理和过度用水使我国湿地供水能力受到严重影响。
西北、华北局部地区已经显现湿地水质碱化、湖泊萎缩等现象,西部的玛纳斯湖、罗布泊、居延海等湿地因此遭到破坏甚至消失。
(2)湿地污染问题。
湿地周边农田大量使用化肥、农药、除草剂等化学产品,导致湿地水质恶化。我国湖泊、河流湿地水环境问题整体上令人担忧,不仅影响周边社区老百姓的生活与健康,也对湿地生物物种的生存造成重大威胁。
(3)湿地面积锐减。
湿地围垦工程、工业用地等不合理建设项目占用了天然湿地,直接造成了我国的天然湿地面积锐减、功能下降。我国天然湿地在过去50年间减少了近50%。典型的有长江中下游平原、三江平原、沿海滩涂湿地的湿地围垦。
(4)生物多样性下降问题。
对湿地生物资源的掠夺性开发、湿地面积的缩小,都使得湿地生物多样性面临严重威胁。
我国尽管在总面积上看是世界湿地大国,但湿地占国土面积的比例仅3.77%,不到全球平均水平8%~9%的一半。作为经济体量最大、经济增长最快的发展中国家,如何充分发挥湿地的多种用途和生态服务功能,为国家的社会经济发展做出应有的贡献,相关工作任重道远。加强生态网络建设,恢复流域湿地生态系统整体的结构和功能,加强湿地与气候变化关系的研究。采取行动,恢复湿地生态系统的结构与功能,提高湿地生态系统的回弹力与抵抗力,提高湿地自然保护区应对全球气候变化的能力。气候变化导致湿地破碎加剧,间接引发自然灾害,包括我国洪涝、干旱、沙尘暴、荒漠化等自然灾害频繁发生,这与许多湿地消失和退化密切相关。
5 保护湿地与生物多样性,积极应对全球气候变化
湿地是地球上生物多样性最丰富、生产力最高的自然生态系统之一,被誉为“物种基因库”。据估计,全球40%以上的物种生活在淡水湿地中。在我国3 620万hm2自然湿地中,生存着高等植物2 276种、兽类31种、鸟类271种、爬行类122种、两栖类300种、鱼类1 000多种。这些物种和种质基因资源对维护地球生物多样性具有重要意义。
保护湿地,维护生物多样性,应对气候变化,是林业肩负的重大历史使命。湿地生态系统是“地球之肾”,生物多样性是地球的“免疫系统”,它们对保持陆地生态系统的整体功能起着中枢和杠杆作用,无论损害和破坏哪一个系统,都会影响地球的生态平衡,影响地球的健康长寿,危及人类生存的根基。
(1)全国湿地保护网络体系初步形成。
目前,全国共建立湿地类型自然保护区550多处、国家湿地公园100处、国际重要湿地37处,全国约50%的天然湿地和一大批濒危重点保护物种得到了较为有效的保护。湿地保护管理体系逐步健全。我国先后于2005年、2007年分别批准成立了中华人民共和国国际湿地公约履约办公室(国家林业局湿地保护管理中心)、国家履行湿地公约委员会,14个省区市成立了专门的湿地保护管理机构。中国湿地博物馆于2009年建成并对社会开放。政策措施不断完善。2000年,国务院17个部门联合颁布了《中国湿地保护行动计划》。2004年,国务院办公厅发出《关于加强湿地保护管理的通知》,要求各级政府将湿地保护作为改善生态的重要任务来抓。2005年,国务院批准了《全国湿地保护工程实施规划》,计划总投资90亿元,实施项目400多个。2006年工程启动以来,中央累计投资11亿元,实施湿地保护项目100多个。
(2)国际履约与国际合作取得重要成果。
2005年以来我国连续当选为湿地公约常委会成员国。2008年召开的第10届缔约方大会对中国的湿地保护给予了高度评价,认为中国已成为发展中国家开展自然生态保护的典范。由于在湿地保护方面做出的突出贡献,我国先后获得世界自然基金会颁发的“献给地球的礼物”、湿地国际颁发的“全球湿地保护与合理利用杰出成就奖”等湿地保护国际奖项。
6 结语
虽然我们在湿地保护方面取得了积极进展,但湿地生态系统仍然面临着很多威胁。湿地是一种多功能的生态系统,湿地面积减少、功能退化的趋势仍然没有得到根本遏制;水土流失未得到有效治理,很多河流、湖泊、沼泽水体污染和水质恶化依然严重;生物多样性锐减,一些濒危野生动植物种受到严重威胁甚至面临灭绝的危险;全球气候变暖,2011年上半年长江中下游6省出现了50年罕见的旱情,湖泊干枯、河流断流、农田干裂,也给湿地和生物多样性保护带来巨大威胁和挑战。
没有湿地的健康,就没有人类的安全;失去生物多样性,就失去了人类经济社会发展的重要基础。希望全社会共同努力,为保护湿地和生物多样性、应对全球气候变化,为发展现代林业、建设生态文明、推动科学发展,做出新的更大贡献。
摘要：分析了湿地生态系统的涵养水源、净化水质、调蓄洪水和维护生物多样性等生态功能,指出了气候变化与湿地生态的关系,阐述了我国湿地生态系统目前存在的问题,并提出了相应的对策。
关键词：湿地,温室气体,生态系统,气候变化
参考文献
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中亚地区与中国气候变化的关系 篇7
中亚地区气候变化和中国的气候变化, 引起世界各国政府和专家学者的高度重视。也有不少研究表明[5,6,7], 不同地区的气候变化规律不尽相同。缪启龙等[1]利用戈达德太空研究所建立的全球网格点月平均地表温度距平序列, 通过一元线性回归、M-K检验对中亚地区1880—2011年地面气温变化的基本特征进行分析和讨论。结果表明:近130年来中亚地区温度变化趋势率为0.073℃/10年, 接近于全球, 高于我国的近百年温度变化趋势率。龚志强等[8]运用动力学自相关因子指数Q分析中国温度的时空变化特征, 得到8个不同的动力学温度变化特征区:准噶尔区、东北区、西北区西南东区、西南西区、华北区、东南区和中南区。初步讨论了这些特征区的年均温度变化和极端温度年出现天数及其与温度突变的关系, 以及不同温度段对中国近58年增暖的可能影响。
中亚地区与我国西北地区 (新疆等地) 毗邻, 关于对过去中亚气候变化和中国气候变化的关系的研究对于气候预测具有重要意义。本文使用中亚6个地区逐日气温资料, 采用一元线性回归方程、滑动平均、小波变换、EOF正交函数分解等方法, 研究中亚地区气温变化特征, 以期能够加深对全球气候变化地区性差异的了解, 探讨适应气候变化的对策。
1 资料选取
本文1961—2010年使用戈达德太空研究所建立的全球网格逐月气温距平数据以及新疆地区国家基准地面气象逐月气温距平资料。空间覆盖范围为89.0°N~80.0°S, 1.0°~359.5°E, 使用空间分辨率为2.0°×2.0°。本文分析的地区为中亚5个国家 (吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦) 以及新疆地区。
2 中亚地区与我国气温时间变化关系
2.1 气温年际变化规律
本文求出中亚6个地区准年的年平均气温平均值, 用来代表中亚地区气温年际变化情况。为了中亚地区年平均气温的气候变化趋势, 这里用一次直线方程来定量描述。
图1中曲线为年平均气温实测值, 直线为一元线性回归方程拟合值, 一元线性回归方程均通过0.05显著性水平检验。可以看出, 中亚地区年平均气温在波动中呈递增趋势。根据一元线性回归方程可知, 其年平均气温气候倾向率为0.27℃/10年, 表明了中亚地区年平均气温每10年增加0.277℃根据相关研究[9,10], 中亚地区年平均气温变化趋势与我国年平均气温变化相一致, 都呈递增趋势。但中亚地区增温幅度要大于全国气温增温幅度。
2.2 气温距平变化规律
本文使用滑动平均对1961—2010年中亚地区年平均气温进行趋势拟合, 用来确定年平均气温趋势变化。对样本量为n的气温序列x, 其滑动平均序列表示为:
式中:k为滑动长度, 取值为5;n为样本量, 取值为50。
从图2 1961—2010年中亚地区年平均气温距平值演变规律可以看出:
(1) 从5年滑动平均曲线可以看出, 1987年是中亚地区年平均气温的一个转折点, 在1961—1987年期间, 曲线值以<0为主, 说明了在此期间中亚地区年平均气温较低, 处于偏冷期。而在1987—2010年期间, 曲线值以>0为主, 高于平均值水平, 表明了从1987年开始, 中亚地区年平均气温开始呈逐渐增温趋势。文献[11]中对全国年平均气温研究得出, 我国年平均气温从20世纪80年代开始呈递增趋势, 这一结论与中亚地区相一致。
(2) 从柱状图可以看出, 在1964—1989年期间, 仅1971年气温距平值>0, 其余均<0, 表明了在此期间中亚地区年平均气温处于相对稳定的变化状态, 同时可以看出此期间气温较低。在1997—2010年期间, 年平均气温距平值均为正数, 表明了此期间中亚地区年平均气温也处于相对稳定的变化状态, 同时说明了在此期间温度相对较高。
(3) 年平均气温距平值>1℃的有4个年份, 均处于偏暖期。其中2006年温度递增幅度较大, 年平均气温距平值为1.42℃。其次是2004年, 年平均气温距平值为1.09℃。
年平均气温距平值<-1℃的有6个年份, 均处于偏冷期。其中1972年降温幅度最大, 年平均气温距平值为-1.63℃。其次是1964年, 年平均气温距平值为-1.22℃。
3 气温周期变化规律
小波变换方法是一种时频分析方法, 既可以了解时间序列不同时间的频率特征, 又可以了解不同频率的时间分布特征。本文对中亚地区年平均气温资料, 采用连续复小波变化, 研究其年平均气温随时间多尺度变化规律。
从图3中亚地区年平均气温小波系数等值线图可以看出:年平均气温变化过程中存在多时间尺度特征。总体看来, 年平均气温变化过程中存在着16~30年大尺度、6~12年中尺度和3年小尺度的3类尺度的周期变化规律。其中16~30年大尺度在20世纪70年代中期至80年代中期、21世纪00年代期间表现的较为显著, 具有局域性。3年小尺度在整个时间内均显著, 具有全局性。王澄海等[12]对全国年平均气温, 运用小波分析得出, 我国气温普遍存在3~4年的全域性周期变化规律, 这一变化规律与中亚地区年平均气温存在3年小尺度全域性相一致。
图4中亚地区年平均气温小波方差图存在3个较为明显的峰值, 其依次对应着23、14、3年的时间尺度。其中, 最大峰值对应着23年的时间尺度, 说明23年左右的周期振荡最强, 为年平均气温变化的第一主周期;14年时间尺度对应着第二峰值, 为年平均气温的第二主周期, 第三峰值对应着年的时间尺度, 为年平均气温的第三主周期。这说明上述个周期的波动控制着中亚地区年平均气温在整个时间域内的变化特征。
4 气温正交函数分解
本文对中亚6个地区1961—2010年50年来逐年平均气温, 采用EOF正交函数方法进行分解, 来研究年平均气温空间分布规律。
表1为中亚6个地区年平均气温经EOF分解后的特征值和方差贡献率, 可以看出, 前3个载荷向量累积贡献率为84.203 9%>80%。因此, 说明前3个载荷向量所包含的信息能够描述中亚地区年平均气温空间场的特征。第一载荷向量贡献率为50.954 3%, 该贡献率值较大, 表明了第一载荷向量是决定性向量;第二、第三载荷向量贡献率分别为18.397 8%、14.851 8%。
表2为年平均气温经EOF分解后的前3个载荷向量场, 第一向量场可以看出, 中亚6个地区仅乌兹别克斯坦向量场为负值, 其余5个地区均为正值。最大值位于土库曼斯坦, 第一向量场值为0.503 2。其次为塔吉克斯坦, 第一向量场值为0.486 4。因此, 根据第一向量值, 可以看出中亚地区年平均气温从东南地区向西北递减。
从第二向量场可以看出, 新疆、吉尔吉斯斯坦地区向量场值为负数, 其余4个地区向量场值为正数。因此, 根据第二向量值, 可以看出中亚地区年平均气温从东向西递减。
从第三向量场可以看出, 塔吉克斯坦、土库曼斯坦地区向量场值为负数, 其余4个地区向量场值为正数。新疆地区向量场值最大为0.728 7, 其次是乌兹别克斯坦, 向量场值为0.526 7。因此, 根据第三向量值, 可以看出中亚地区年平均气温从南向北递增。
5 结论
本文利用1961—2010年中亚地区月气温资料, 采用一元线性回归、连续复小波变换、EOF正交函数分解等方法, 研究了中亚地区和全国气温变化情况, 得出以下结论:
(1) 中亚地区在近50年中年平均气温在波动中呈递增趋势, 年平均气温气候倾向率为0.277℃/10年, 即年平均气温每10年气温增加0.277℃, 这一增温速度要大于全国年平均气温增温幅度。中央区地区年平均气温增温幅度最大的是塔吉克斯坦地区, 年平均气温每10年增加0.348℃。
(2) 在1961—1987年期间, 中亚地区年平均气温较低, 处于偏冷期。而在1987—2010年期间, 年平均气温高于平均值水平, 说明在此期间中亚地区年平均气温开始较高。我国年平均气温从20世纪80年代开始呈递增趋势, 这一结论与中亚地区相一致。
(3) 中亚地区年平均气温在随时间变化过程中存在着16~30年大尺度、6~12年中尺度和3年小尺度的3类尺度的周期变化规律。其中, 23年左右的周期年平均气温变化的第一主周期;14年时间尺度为第二主周期, 3年的时间尺度为第三主周期, 3个周期的波动控制着中亚地区年平均气温在整个时间域内的变化特征。而我国气温普遍存在3~4年的全域性周期变化规律, 这一变化规律与中亚地区年平均气温存在3年小尺度全域性相一致。
(4) 由EOF正交函数分解得出:根据第一向量值, 可以看出中亚地区的年平均气温呈现从东南地区向西北递减的趋势;根据第二向量值, 可以看出中亚地区年平均气温从东向西递减;根据第三向量值, 可以看出中亚地区年平均气温从南向北递增。
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气候关系 篇8
是南方人怕冷,还是北方人怕冷?相信读者都能从生活经验里得到自己的答案。姑且不论答案的对错,顺此问题的思路,不妨重新审视一下人、建筑与气候的关系。在自然界中长期进化而来的人类,与其它生物一样(图1),对气候有着一定的适应能力,不同的气候地区,人们的适应状态和表现可能各异。建筑,在其诞生以来的发展历史中,也贯穿着防御恶劣气候侵害、更好适应当地气候的清晰主线,世界各地独具特色的民居就是其中的代表(图2)。那么,如果人能够完全适应气候,是不是就没有建筑存在的必要?假如建筑能够做到完全适应气候,人的相应功能是否随之退化?在面对与气候相适应的问题时,到底是人的贡献大,还是建筑?我国各地传统民居的技术特色里,是否也蕴含有对当地人的一定适应能力和特征的考虑?带着这些问题,让我们进入近期的一项研究中寻求答案。
人对环境的冷热感觉——一个观察的侧面
人在任何环境中都有一定的冷热感觉(图3),这种感觉与周围环境之间的关系,是我们了解人的需求和设计建筑的依据之一。20世纪70年代,由丹麦学者Fange r开创性地建立了热舒适方程,确立了人的感觉和热环境参数(即空气的温度、湿度、风速和辐射)之间的关系。而后,方程陆续得到其它国家研究人员的验证,进入到国际ISO标准,形成了一套世界各地通用的舒适环境参数,各地的建筑也依此考虑技术的选取和与气候关系的处理。与此同时,还伴随有另一种声音,质疑放之四海而皆准的热舒适方程忽略了人对气候的适应,在不同的气候地区,人们的舒适参数应有所不同而非相同。近年来,有学者汇总不同国家地区的研究结果,发现了室内舒适温度随气候参数明显变化的现象,还有学者借鉴其它学科的体系,提出人对气候的适应可分为生理、心理和行为三种。在以上两条主线、两种声音交叉并存的大背景下,我们从2008年开始,在我国的湿热地区展开系统的研究,力图用事实和数据说话,探索人适应气候的真实情况,并为我国湿热地区的地域性建筑设计提供依据和基础。
图3 INNOVA.Thermal v.4
图1 Eli C.Minkoff.Evolutionary Biology,Boston:Addison-Wesley,1983.
图2王鹏.建筑适应气候——兼论乡土建筑及其气候策略.北京:清华大学博士论文,2001.
心理学研究的简要介绍
查看人的感觉与周围环境参数的关系是保持不变还是随气候条件发生变化,是研究的主要思路。各种可能出现的变化都纳入了考虑范围,其中包括长期的气候变化、短期的季节变化和不同人群不同建筑的影响。因研究时间和条件限制,研究范围缩小为湿热地区较为典型的区域——珠江三角洲地区。随机选择在此地区出生成长的60名大学生作为研究对象,其中30人的生活环境安装有空调(图4),其余没有(图5)。对每个人的回访都持续完整一年,期间,每周回访2~3次,地点选择在日常学习生活的建筑中。
每次回访携带经过设计的心理调查问卷,指导研究对象填写,以采集他们对当时建筑环境的感觉,同时对周边环境进行测试,记录当时的环境参数,由此获得感觉和环境参数一一对应的成对数据(图6)。在日常生活的回访以外,分别在夏季和冬季安排研究对象参加一组实验。实验在所有环境参数精密控制的实验室中进行,温湿度由研究人员预先设定,受试对象在调查问卷中反映他们的感觉,同时有仪器测试实验环境的物理参数和研究对象的一些生理指标(图7)。
人对气候的适应
将研究得到的结果与其他气候地区的结果作对比,就能直接回答人对气候是否存在适应的问题。为了增强对比的可信性,我们选择在精密控制的实验室的结果进行比较。以往发表的在美国、丹麦、日本、香港和北京等地开展的实验室研究,与这些研究的结果对比,我们发现,研究对象所表现出的感觉与环境参数的关系,与以往的研究存在着明显的差别。尤其在温度稍高湿度稍大的环境里,研究对象热的感觉相对弱一些,也就是说,他们对湿热环境有着更强的接受能力,他们的舒适环境温度上限更高(图8)。据此,我们得到了研究的一个重要结论:人对周围环境的冷热感觉存在着适应气候的现象,不同气候地区的人,对湿热环境的感觉和耐受程度有所不同。通过进一步的分析,我们还发现,受试对象身体的一些生理指标也出现类似的情况,在湿热的实验环境里,他们的皮肤表面温度较低,出汗量较小,由此初步断定,人的生理反应也存在着气候上的适应,并且与心理反应的适应可能有密切关联。
图8新华社.“立冬”寒流入侵我国北方.2010.11.7
在掌握了上述人对气候适应的直接证据后,让我们反观湿热地区的建筑设计。建筑的一个重要功能,是处理好室内外环境的关系,充分利用室外气候的有利资源,防弊不利因素,为人营造舒适适宜的建筑室内环境。湿热地区的建筑普遍注重夏季防热防潮,以免室内温度偏高,湿度太大,超过人的接受范围引起不适。当地气候条件与人的感觉需要之间的“张力”,成为湿热地区建筑设计(包括通风遮阳设计、材料构造选择甚至平立面设计等)的重要影响因素。按国际或欧美标准确定湿热地区人群的感觉需要,无疑忽视了当地居民对气候的适应,加大了设计要应对的“张力”(图9),由此将造成更重的技术负担、更大的能源消耗和更多的不适感觉。准确认识人适应气候的规律,把握当地居民对气候的适应特征,是作好地域性和可持续建筑设计的重要前提和有力出发点。
图9据中国气象局气象信息中心气象资料室和清华大学建筑技术科学系的《中国建筑热环境分析专业气象数据集》数据绘制
人对季节的适应
为进一步考察人适应气候的时间尺度,我们将不同季节的研究结果作对比,查看四季更替是否带来人在心理感觉和生理指标上的变化。结果发现,无论是日常回访还是实验室实验,心理感觉还是生理反应,不同季节的结果差别不大,受试对象的反应和环境参数间的关系近似保持不变。微弱的季节影响,可能与珠江三角洲地区夏季漫长、冬夏气温温差较小(图10)的特点有关。四季更替带来的天气变化短暂且不甚强烈,未能对人形成较为牢固持久的身体和感觉变化,漫长的夏季在营造当地居民的气候适应特征中所占的比重很大。这一结论,也在一定程度上印证了珠江三角洲地区注重夏季防热而忽略冬季保温的建筑设计惯例。
人对建筑的适应之一
研究中特别挑选的两组受试对象,生活在相同的气候背景和不同的建筑中,对比他们的反应,能够解答建筑是不是反作用于人的疑问。对比结果显示,无论是回访调研还是实验室实验,两组受试对象都仅存在个别的差异,总体而言差别不大。由此得到的初步结论是,对研究的两组对象而言,他们生活所处建筑的不同,并未产生明显感觉上的变化,他们对当地气候的适应表现上相近。由于两组对象生活建筑的不同主要体现在是否安装空调上,这一结论又可以在一个侧面回答“空调的使用是否会引起感觉迟钝和功能退化”的相关疑问。不过,这里需要说明的是,我们得到的结论,只是针对我们所挑选的对象而言,不能任意推广和引申。因为受试对象是大学生,受经济条件限制,即使安装空调,他们夏季使用空调时间短暂,设定温度也偏高,这与工薪白领的情况有很大不同,这也可能是造成两组对象没有显著差别的原因之一。对图8略作回顾,香港与珠江三角洲气候条件相似,但两地的实验结果相差很大,其原因可能与香港受试者长期使用空调有关。
上述对不同建筑的考察,受研究条件限制,只得到较为初步的结论,在这里不妨稍作延伸。近年我国经济和社会发展变化快,建筑设计的观念和思想不断变迁,较为多样化,越来越多的建筑技术得到推广应用,再加上地区发展的不均衡性等因素,塑造形成了一个多种建筑多种环境并存的局面。在全玻璃幕墙、24小时中央空调运行、恒温恒湿的高大现代写字楼旁边,可能同时存在着上世纪末钢混结构、安装分体空调的小型办公楼,以及砖混结构、没有安装空调的低矮平房(图11)。风格迥异的建筑并存提示着快速变化的时代特色,在这样的背景下,建筑师不但要关注快速变化的设计动态、技术走向和经济条件,还要密切关注人们对建筑对环境各方面感觉和需要的发展变化,如此才能在发展的进程中处理好人、建筑与气候的关系,避免出现照搬城市建筑设计和技术到农村(城市人与农村人的不同)或在现代建筑中生硬模仿传统民居(现代人与古代人的不同)的盲目。
图11羊城晚报,图片故事:告别杨箕外来和“土著”村民情感复杂,2010.5.28
图12摘自Richard de Dear于2010年在英国温莎Adapting to Change:New Thinking on Comfort国际会议上以“Thermal comfort in natural ventilation-a neurophysiological hypothesis”为题所做的汇报文件.
人对建筑的适应之二
研究比较的最后一个关注点,是另一种角度的建筑对比,一方为日常生活所处的实际建筑,另一方为参数严格受控的实验室(图12)。实际建筑与实验室之间的区别,一度成为前面所说的两种声音的争论焦点。热舒适方程建立的基础是实验室研究,而人适应气候的证据很多来自于实际建筑的调研,于是,在实验室里研究得到的结果,是否能用到实际建筑中,它们二者之间到底有什么区别,这成为大家关注的焦点。我们在研究中也尝试对比调研回访和实验室研究的结果,发现在周围环境参数相同的情况下,受试对象在实际建筑和实验室中的感觉有明显的区别。这提醒我们,人的心理受很多因素影响,沿用物理实验的方法研究人的心理,可能因为考虑因素不全面,造成研究结果无法用于指导实际应用,在实际建筑中展开“在场”的回访和调研,是更为可信的方式。
结语
建筑要适应气候,那么人呢?本文就此问题所给出的解答和提示概述如下:
1.作为人的意识和活动产物,建筑有清晰而强烈的适应气候的特征,而对于人自身,也存在着同样的特征,不同气候地区长期生活的人,对建筑环境的感觉和需求不同;
2.在考虑建筑与气候适应时,应综合考虑人对气候的适应,寻求当地气候与居民间长期形成的真实存在的合理“张力”,避免设计“盲目用力”或“用力过猛”;
3.人与建筑并非单向作用关系,而是双向动态的互动关系:为满足人的需要而设计建筑,建筑建成使用后又反作用于人,改变着人的感觉和需要,这种动态视角对处理好我国快速发展中出现的问题十分必要;
4.实际建筑的“使用后评价”有时比精密受控的实验室研究更有发言权,尤其在把握人的各种感觉与需要方面,回访设计建筑,在实际生活中注意观察、交流和积累,是捕捉设计所需信息和验证各种新兴研究结果和观点的有效途径;
5.对新的建筑技术科研成果的阅读、整理、提炼和吸收,能够为建筑设计提供有价值的信息和思路,作者以科研人员的角色对此作出了尝试,希望抛砖引玉,读者们能自己动手拉近技术与设计的距离,让不断涌现的科研成果“为己所用”。
摘要：人、建筑与气候的关系,是建筑设计需要考虑的重要方面。本文从一个侧面,介绍近期完成的一项研究所揭示的线索,提示建筑师在思考处理建筑与气候的关系时,应关注到人对气候的主动适应,及其对建筑设计带来的新的视野和思路。
关键词：建筑,气候,适应
参考文献
[1]张宇峰,赵荣义.建筑环境人体热适应研究综述与讨论[J].暖通空调,2010,40(9):38-48.
[2]陈慧梅,张宇峰,王进勇,孟庆林.我国湿热地区自然通风建筑夏季热舒适研究—以广州为例[J].暖通空调,2010,40(2):96-101.
[3]张宇峰,王进勇,陈慧梅.我国湿热地区自然通风建筑热舒适与热适应现场研究[J].暖通空调(已接收,待发表)
[4]陈慧梅,张宇峰,王进勇,孟庆林.我国湿热地区人群基础热舒适反应研究(1):实验方法与结果[J].暖通空调,2010,40(3):83-88.
[5]张宇峰,陈慧梅,王进勇,孟庆林.我国湿热地区人群基础热舒适反应研究(2):研究结果的对比分析[J].暖通空调,2010,40(4):26-30.
[5]张宇峰,王进勇,陈慧梅.我国湿热地区人群基础热舒适反应研究(3):冬夏对比分析[J].暖通空调(已接收,待发表)
[6]张宇峰,王进勇,陈慧梅,孟庆林,赵荣义.新的热适应研究理论模型与方法及其在湿热地区的应用[J].暖通空调(已接收,待发表)
[7]张宇峰.建筑环境人体热适应研究思路评介[J].暖通空调(已接收,待发表)
[8]王进勇.湿热地区自然组的热适应研究[D].广州:华南理工大学,2009.
气候关系 篇9
1 生态建筑建筑现状及发展意义
(1) 生态建筑现状。生态建筑简称ECO, ECO是Eco-build的缩写。生态建筑的指导思想是可持续发展, 建筑设计结合生态学理念、现阶段的建筑技术, 创造出经济、环保的新型生态建筑, 达到生态的和谐发展, 将建筑构造成一个完整的生态建筑系统, 有效地缓解社会环境问题, 减少资源的浪费, 促进社会的可持续发展;其实生态建筑也是绿色建筑。随着经济的不断发展, 我国的生态建筑也在蓬勃发展。但是由于我国的生态建筑的发展时间较短, 目前还没有一个完整的发展体系, 一些技术上的问题还没有达到高水平的要求, 现阶段对于生态建筑的使用相对较少, 没有充分的发挥生态建筑的作用, 不能更好的利用节能技术达到节约资源的效果;对于生态建筑的发展有待进一步的提高。
(2) 生态建筑的意义。生态建筑的发展对于我国来说有着深刻而又长远的意义。1生态建筑也可以说为绿色建筑, 它可以有效的缓解我国环境污染住、资源紧缺、资源浪费而产生的巨大压力。生态建筑的意义在于生态建筑的建筑材料大多数都是采用的节能资源或者会再生产的材料, 大大减少了资源的浪费;2生态建筑都是根据不能的地区、因地制宜设计出来的, 符合当地的气候特点, 充分利用当地的资源, 减少不必要的资源浪费;3生态建筑的能耗都是相当小的, 它有利于促进我国的可持续发展。
2 气候对建筑的影响
考察一个地区的民居, 首先要了解一下这个地区的气候。喀什地区的气候条件可总结为以下几点:1喀什地区处在中亚腹部, 属暖温带大陆性干旱气候带;2境内四季分明、光照时间长、气温变化较大, 降水量极少, 蒸发量大;3夏季炎热, 但时间较短;4冬天严寒, 且低温时间较长;5春夏多大风、沙暴、浮尘天气。根据喀什地区的气候特征, 气候对于建筑的影响我们可总结为以下几点:
(1) 光照对建筑的影响。光照是一种清洁的能源, 喀什地区的光照时间较长, 且强度较大, 可满足建筑物日常的采光要求, 因此喀什地区的建筑可充分的利用这一资源, 尽可能的增加建筑获得光照的时间, 减少电力资源的浪费。但是由于喀什地区的太阳辐射强度较大, 民居设计时应尽可能的减少太阳辐射对建筑物的影响,
(2) 风对建筑的影响。喀什地区春夏多大风、沙暴、浮尘天气, 这种天气对于建筑的设计也是一种挑战。喀什地区的民居在增加光照时间的同时也要也要考虑到大风及沙尘暴的影响, 不能顾此失彼。喀什地区夏季炎热, 合理的利用风力资源可有效的缓解经济压力, 减少资源的浪费。
(3) 水资源对建筑的影响。喀什地区的降水量极少, 但由于气候炎热, 水的蒸发量极大, 是降水量的数倍, 地表径流是不适合喀什地区居民使用的, 因此, 居民的生活用水受到了一定的影响。在喀什地区设计建筑是应充分的考虑居民的用水问题, 建立完善的用水体系。
(4) 植被对建筑的影响。由于喀什地区的气候条件不好, 导致该地区的植被覆盖较少, 大大减少了人们日常所必须的阴影的面积和室外景观的需求。因此, 在设计喀什地区的民居时应尽量的扩大室外阴影的面积, 适当的增加建筑屋周围的绿化面积。
3 因地制宜的生态建筑
生态建筑要因地制宜, 对于喀什地区的民居建筑应充分考虑气候条件, 减少资源的浪费。
(1) 充分利用光能。喀什地区光照时间较长, 在对喀什地区进行生态建筑设计时可以充分的利用当地的光照资源, 利用新的技术, 减少其资源的使用, 例如使用太阳能技术。在喀什地区安装太阳能装置, 太阳能的作用可分为两种, 一种是供热装置, 将收集到的热能应用到做饭、热水器、调节室内温度等方面;另一种装置是将太阳能转化为电能, 为人们的日常生活提供电。充分利用太阳能可有效的减少环境的污染, 尽促我国又好又快的发展。
(2) 合理的布置居民用水系统。喀什地区的降水量少, 但是水的蒸发量较大, 地表径流对于喀什地区来说基本上是行不通的;因此创建一套合理并且完整的的民居用水体系是非常有必要的。建立的用水体系要保证每一家的送水量达到他们的日常需要, 在保证需求的前提下, 尽量的采用环保的材料建立输水设备, 减少水资源的在输送过程中的浪费及污染。喀什地区的降水量少, 但是还是有一定的降水的, 新的生态建筑可以设立一些蓄水装置, 将降水收集起来, 避免蒸发, 可供人们的日常生活用, 进一步的缓解水资源短缺的问题。
(3) 合理利用风资源。喀什地区的风较大, 且常夹带着砂砾, 因此, 在对房屋的设计时, 不能为了满足采光的需求, 而无节制的扩大开窗的面积, 导致大量的风沙进入室内, 影响人们的生活。在对门窗进行设计时, 我们应该尽量的采用小而多的设计理念。减少开窗的尺寸大小, 适当的增加开窗的数量, 在满足光照的同时又解决了风沙的问题。喀什地区的风力我们也可以将其转化为电力, 建设一系列的发电体系, 将风力转化为电能, 保护环境的同时又减少了资源的浪费。
(4) 合理布置房间距。喀什地区的植被较少, 没有大面积的阴凉地。由于该地区太阳辐射较强, 为了满足人们日常出行的需求, 应设有一定的阴影面积。为了充分的利用资源, 我们可以合理的利用房间距, 由房与房之间创造出“灰空间”, 也可以适当的调整房子的颜色及样式, 为人们创造灵活多变的风格。
4 结束语
虽然生态建筑的发展在我国的使用还不够广泛, 但是只要坚持发展生态建筑, 致力于保护环境、减少资源的浪费, 完善生态建筑的不足之处, 发展适合我国的生态建筑, 为可持续发展不断努力, 一定会达到预期的效果。
摘要：气候和建筑形式有着千丝万缕的联系, 对于生态建筑, 不同的地区有着不同的建筑风格。只有了解了当地的气候条件, 才能设计出更加合理的生态建筑, 实现生态建筑的最优化。文章以喀什民居为例, 分析一下不同气候条件下的生态建筑形式。
关键词：气候,生态建筑,建筑风格,最优化
参考文献
[1]刘敏, 气候与生态建筑——以新疆民居为例[D].农业与技术, 2002.
气候关系 篇10
1 影响葡萄生长发育的主要气象要素
1.1 光照
影响葡萄生长发育的光照条件指从葡萄植株萌芽到浆果成熟能够满足其生长的日照时数。太阳光是葡萄进行光合作用的唯一能源, 其产量和品质的90%~95%来源于光合作用。如果日照时数比平均值偏少近2成, 葡萄发育就会受影响。2015年三原县葡萄从萌芽到浆果成熟期日照总时数1 089.3 h, 比历年同期偏多71.0 h。
1.2 水分
葡萄是干燥植物, 一旦水分过量, 就会出现“水分胁迫”现象, 使葡萄生长发育受阻。自然降水的多寡和降水量的季节分配, 也会强烈影响葡萄的生长发育、产量及品质。如果水分、光热等资源过多或不适时, 气候资源就不能充分发挥作用, 生产潜力也无法充分表现, 从而造成产量下降。2015年葡萄生长期 (3—7月) 三原县降水偏多, 葡萄品质难以达到上乘。
1.3 温度
葡萄是喜温树种, 温度是影响葡萄生长发育非常重要的气象因素。生长最适温度25~30℃, 开花最适温度22~28℃, 浆果成熟期适宜温度28~32℃, 如果温度不在这个范围内就会影响葡萄的产量和品质。当气温达到35~40℃时造成热害, 低于15℃也不利于果实发育。若开花结果期、果实生长膨大期持续低温, 会造成花序干枯脱落, 影响授粉受精。
葡萄在10~12℃开始发育, 早熟品种需要平均气温≥10℃的活动积温2 500~2 900℃, 中熟品种需要平均气温≥10℃的活动积温2 900~3 300℃, 晚熟品种需要平均气温≥10℃的活动积温3 300~3 700℃。2015年三原县从萌芽到浆果成熟≥10℃积温为3 035.1℃, 达到中熟品种积温要求。
2 三原县气候对葡萄各生育期的影响情况
葡萄是多年生植物, 在一个年度内的生育期大致可以划分为萌芽期、开花结实期、果实生长膨大期和成熟期4个阶段。下面以2015年葡萄减产为例, 依次分析气候在各生育期的影响情况。
2.1 萌芽期
当气温稳定达到10℃时, 葡萄开始萌芽。2015年3月13日, 平均气温稳定通过≥10℃, 比往年提前了一周左右的时间, 3月月平均气温较历年同期偏高1.8℃。
2.2 开花结实期
4月上旬陆续进入开花期, 空气相对湿度67%, 比历年同期偏高0.6℃, 空气湿度小于80%, 满足葡萄开花结实期对热、水、光条件的需要。从气象条件分析, 葡萄开花最适宜温度是22~28℃, 平均气温稳定通过15℃时葡萄始花, 此时要求光照充足。三原县此段时间日平均气温为20.3℃, 日照时数153.7 h, 降水量46.4 mm。
5月下旬至6月下旬, 平均气温23.9℃, 比历年同期偏高0.7℃, 白天高温, 夜间温度相对较低 (15~20℃) , 温度日较差达到10~18℃。在温差较大 (10℃以上) 的条件下挂果, 有利于糖分的积累和着色。
此期间降水量86.9 mm, 后期阴雨天数增多, 其中6月中旬前期降水稀少, 下旬降水集中, 降水量74.5 mm, 比历年平均偏多57%, 对葡萄前期生长和后期浆果成熟产生不利影响。
2.4 成熟期
7月上旬开始, 葡萄开始进入成熟期, 与历年同期比较:2015年7月日照时数208.2 h, 平均气温28.5℃, 比历年同期偏高1.2℃;降水量13.6 mm, 比历年同期偏少44%, 光照足。进入成熟期后, 温差大, 降水偏少, 有利于后期浆果的糖分积累和果粒着色。
3 结论
(1) 光照、温度及降水是影响葡萄生长发育的主要气象因素。