气象与城市生态环境

地质环境指地球表面以下坚硬的岩石层。城市如果建在地质不稳定地区，会导致地质灾害的多发，如地震、土崩、滑坡、泥石流、地陷、海侵等。另一种情况是人类活动改变了原有的地质特征，从而造成或加剧了某些地质灾害，如过量抽取地下水导致地面下沉，矿并的采空区发生塌方或塌陷地震，人类向地质环境大量排放废弃物导致地表有害化学元素的浓度升高等。

地质环境变异的驱动力有内部与外部之分，内部驱动力来自地壳的运动，外部驱动力包括气象、生物与人类活动的影响，其中气象条件具有非常重要的作用。在具有光滑基岩与风化物堆积的情况下，滑坡、泥石流等山地灾害是否发生主要取决于水分条件，特别是暴雨是主要的诱发因素。在冻融强烈的地区，建筑工程对气象条件的要求更高。长期干早之后的突降大雨容易引发土石工程的塌方。长期于早缺水是诱导人们超量提取地下水，导致地面下沉的主要动因。

城市水环境包括河、湖、水库等城市地表水系、地下水和排水管网，沿海城市还包括近海，高原城市还包括附近的冰川和积雪。与乡村相比，城市水环境具有的淡水资源十分有限，大多数城市需要从系统外补给城市水环境自成体系，各个子系统之间相互关联，既可以相互污染，也可以相互净化城市水环境的自净能力远逊于自然生态系统与乡村生态系统。

城市水环境质量虽然主要取决于水文规律和人类活动，但也与气象条件密切相关。降雨既可以稀释水体减轻污染，也有可能将地面上的废弃物冲入水体，从而加重水环境的污染。高温可角1快富营养化水体的蓝藻生长繁殖，如2007年夏季的高温就使北京的上庄水库和城内多个湖泊发生水华，无锡附近的太湖水体更发生了蓝藻大爆发，度导致饮用水荒。高温还可加快水中化学污染物质的挥发。低温通常可减少污染物的挥发，但在水体结冰的情况下会延缓污染物往下游的排泄和稀释。持续干旱使上游来水量剧减，径流减少，城市水体得不到补给和更新，易使水质恶化。

城市系统的生态环境包括地质环境、大气环境、水环境、生物环境、城市物理环境与化学环境，是由地球表面各大圈层，以及地球各圈层与人类建筑物及各类人工设施间相互作用形成的。而上述各类环境因素之间又有着复杂相互影响的关系，但由于空气无处不在和物质循环的速度最快，周期最短，加上天气的千变万化，气候类型的多样，使得大气环境在各类环境因素中处于最活跃的地位，对其他环境因素具有广泛和深刻的影响。

城市大气环境包括大气的物理状态与化学成分两个方面。大气物理环境包括气温、空气湿度、太阳辐射、地面反射与红外辐射、降水等，化学环境包括空气中的氧气、二氧化碳、水汽、惰性气体、污染性气体、气溶胶悬浮物及各种离子。大气物理环境短时间的表现形式是天气现象，长时期的表现是一个地区的气候特征。大气化学环境的表现形式是空气质量，特别是有无大气污染及其程度。

狭义的大气环境1司题主要指大气的化学环境，即空气质量与大气污染。

狭义的气象条件主要指大气的物理环境。大气物理现象虽然并不改变其物质成分，但对于大气污染物的移动、转化及对人类的危害程度有很大的影响。城市所特有的局地气候特征对城市上空的空气质量有很大影响。由于城市中风速小，静风天气多，尘埃与云雾多，加上污染源也多，绝大多数城市的大气环境质量都要比乡村差，目前我国控制质量最好的较大城市大多都处于沿海。关于城市大气污染的成因及防御对策第三章中已有论述，这里不再重复。

城市生物环境以树木、草地、花草等植被为主，还包括城市里的动物、鸟类与昆虫，以及各种微生物。与自然生态系统和乡村生态系统相比，城市生物的数量少，密度低，而且结构单一，受人类活动的影响很大。由于我国是人多地少的国家，城市绿地面积不可能比例很大，更增加了改善城市生物环境的困难。以林草为主的植被对于改善整个城市的环境质址具有非常重要的价值，不仅可以净化空气和水体，还提供了宜人的景观。

除上述环境问题外，现代城市还存在噪光、噪声和电磁污染等物理环境问题，同样对城市居民点健康造成一定危害。噪光主要是一些高层建筑过多使用各色玻璃墙面强烈反射阳光造成的，可使人目眩眼花。噪声主要是交通工具和机械作业产生的，可严重损害听力。电磁污染来自一些大型电器和电子设备。虽然这些物理环境问题主要由人为因素造成，但气象条件对于其危害程度有很大影响。如阳光强烈可加重噪光，雨天可在一定程度上掩盖噪声，雷电可加重某些部位的电磁污染。

交通是城市系统与外界进行人员与物质交换的主要手段，也是广义城市生命线系统的主要组成部分。交通的中断将导致整个城市系统的瘫痪和功能的丧失。

作为城市系统的一个子系统，城市交通系统由交通工具、交通基础设施、交通管理机构和交通企事业单位及从业人员等几部分组成。按照交通方式的不同，又可分为城市道路交通、城市轨道交通、城市水运交通、城市航空交通等。按照运输对象的不同，分为客运和货运两大类。进一步划分，城市道路又有高速公路、主干道、一般道路和街巷之分，水运又有海运与河运之分。

在城市交通系统的各种环境因素中，气象因素是影响最大和最经常的。这些影响包括对交通基础设施建设和施工的影响，对交通工具运行状态的影响，对交通从业人员工作效率的影响等。这些影响有有利的方面，即有利于施工和交通运行的天气和气候条件，也有不利的方面，即影响施工和交通运行。气象条件对城市交通的不利影响集中体现在由气象因素直接或间接引发的交通事故上。

由于下垫面性质的改变和大量高强度的人类活动，使城市气候具有与乡村不同的特点。城市交通系统也远比乡村发达和密集，由此造成气象条件对城市交通的影响要比对乡村交通的影响大得多，且具有很不相同的特点。例如城市里的轨道交通、立交桥与隧洞都是乡村所没有的，而乡村的马车、拖拉机运输在城市里也没有。热岛效应和雾、霾对交通的影响，城市明显大于乡村但洪水、冰雪和冻融对交通的影响，乡村通常要大于城市。

破坏性地震是最强烈的一种地质灾害，由地质板块相互挤压和碰撞所释放的能量远大于一般的气象灾害。但地震发生之前往往存在一些气象异常现象，特别是持续的严重干旱。有些地震在发生之后还会出现强降雨或强降温天气。发生在山区城镇的强烈地震会引发大量的滑坡、泥石流等次生地质灾害，从山坡崩落或滑塌的土石填淤山间河谷往往形成堰塞湖，将河流的水位抬高后，一旦溃决，洪水沿峡谷直泻可造成毁灭性的破坏。1933年8月5日四川茂县发生7.5级地震，使叠溪古城毁于一旦。地震中的山体崩落土石顿时形成了三大埝坝，导致岷江的主流断流，回水倒流使水位上升300余米，淹没大片农田和房屋，并形成大小海子11处。震后一个多月，岷江上游阴雨连绵，江水骤涨，各海子湖水与日俱增。10月9日下午7时，叠溪海子瀑溃，积水倾泻涌出，浪头高达20丈，壁立而下，浊浪排空。急流以30 km/h的速度急涌茂县、汶川，下游的岷江各县也接连遭灾，据不完全统计死亡人数壑在2500余人。2008年5月12日汶川8级地震之后同样出现多次降雨，形成了34个堰塞湖，其中规模最大的唐家山堰塞湖到6月10日最高水位时已积聚数亿立方米水量。为确保人民生命财产安全，下游绵阳市紧急疏散了15万人，经武警部队顽强奋战，到6月18日已基本排除险情水土流失主要包括水蚀和风蚀。我国的黄土高原是从西北沙漠、戈壁的沙尘沉降形成的。冬春的干旱使表上干燥而疏松，进入雨季突降暴雨，可以引发严重的水上流失。以初夏为最严重，因为这时的植被还不能充分覆盖，而表土仍然十分疏松。降雨的强度越大，冲刷和流失就越严重。

城市轨道交通主要包括城市铁路和地下铁道，山区城市还有缆车，有些城市还有有轨电车。城市轨道交通除有轨电车外，都是封闭运行，一般不会发生冲撞行人的交通事故。但是轨道交通运行速度很快，体积和重量大于汽车，惯性很大，一旦发生交通事故，撞击力很大，破坏性很强。缆车虽然运行速度不快，但一旦失事坠落，破坏力也是很大的。

影响铁路交通的气象条件与公路相似。我国每年发生铁路交通事故一万多起，死亡八千多人。其中主要铁路干线平均每年因洪水冲断桥梁、涵洞或路基而中断交通在100次以上，像1963年海河流域洪水、19"para" label-module="para">

铁轨积雪，车轮易打滑空转，有时还会出轨。积雪厚达40 cm时，行车速度降低；达70cm时需要清除积雪才能通行。1992年11月18日到20日东北中南部特大暴雪，沈阳铁路局有9000多千米铁路无法正常运行，停运或折返客车230多列、货车近千列，铁路部门组织了"para" label-module="para">

冻雨倒塔造成的停电可迫使电力牵引机车停止运行，2008年1月25日下午湖南省郴州市白石渡的10万伏高压线塔因冻雨倒下，搭在2.5万伏的铁路接触网上。4小时后N582次列车被迫刹车。京广线郴州至衡阳段至少发生3处险情，造成7000多次电力中断，未烧毁的接触网也被冰雪包裹险象环生。截止到1月25日晚已有数十辆列车被迫停在沿线。

大风对铁路设施可造成损害，并使火车运行速度降低，侧面强风甚至可以使列车倾覆。我国内地各大城市规定的安全临界风速一般为22 m/s,超过这一风速，列车应停驶待命。新疆风口地区的规定是32 m/s.2003年4月从吐鲁番到乌鲁木齐途中的三十里风区连续刮12级大风并伴随强沙尘暴，有一列火车被颠覆，列车运行停止了4天。

浓雾对列车运行也十分不利，司机往往不容易看清前方的信号灯，稍有不慎就可能发生撞车或出轨事故。

城市的地下铁道受外界环境的影响相对小些，但北京也发生过暴雨后雨水灌进地下车站和隧道的事故。地下铁道全靠通风系统保持空气的新鲜，要注意沙尘天气对通风换气质量的影响。台北市地铁在一次台风暴雨袭击中曾有13个车站被灌进水。