氣象與城市生態(tài)環(huán)境

地質(zhì)環(huán)境指地球表面以下堅(jiān)硬的巖石層。城市如果建在地質(zhì)不穩(wěn)定地區(qū)，會(huì)導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)，如地震、土崩、滑坡、泥石流、地陷、海侵等。另一種情況是人類活動(dòng)改變了原有的地質(zhì)特征，從而造成或加劇了某些地質(zhì)災(zāi)害，如過量抽取地下水導(dǎo)致地面下沉，礦并的采空區(qū)發(fā)生塌方或塌陷地震，人類向地質(zhì)環(huán)境大量排放廢棄物導(dǎo)致地表有害化學(xué)元素的濃度升高等。

地質(zhì)環(huán)境變異的驅(qū)動(dòng)力有內(nèi)部與外部之分，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力來自地殼的運(yùn)動(dòng)，外部驅(qū)動(dòng)力包括氣象、生物與人類活動(dòng)的影響，其中氣象條件具有非常重要的作用。在具有光滑基巖與風(fēng)化物堆積的情況下，滑坡、泥石流等山地災(zāi)害是否發(fā)生主要取決于水分條件，特別是暴雨是主要的誘發(fā)因素。在凍融強(qiáng)烈的地區(qū)，建筑工程對(duì)氣象條件的要求更高。長(zhǎng)期干早之后的突降大雨容易引發(fā)土石工程的塌方。長(zhǎng)期于早缺水是誘導(dǎo)人們超量提取地下水，導(dǎo)致地面下沉的主要?jiǎng)右颉?/p>

城市水環(huán)境包括河、湖、水庫等城市地表水系、地下水和排水管網(wǎng)，沿海城市還包括近海，高原城市還包括附近的冰川和積雪。與鄉(xiāng)村相比，城市水環(huán)境具有的淡水資源十分有限，大多數(shù)城市需要從系統(tǒng)外補(bǔ)給城市水環(huán)境自成體系，各個(gè)子系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)，既可以相互污染，也可以相互凈化城市水環(huán)境的自凈能力遠(yuǎn)遜于自然生態(tài)系統(tǒng)與鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng)。

城市水環(huán)境質(zhì)量雖然主要取決于水文規(guī)律和人類活動(dòng)，但也與氣象條件密切相關(guān)。降雨既可以稀釋水體減輕污染，也有可能將地面上的廢棄物沖入水體，從而加重水環(huán)境的污染。高溫可角1快富營(yíng)養(yǎng)化水體的藍(lán)藻生長(zhǎng)繁殖，如2007年夏季的高溫就使北京的上莊水庫和城內(nèi)多個(gè)湖泊發(fā)生水華，無錫附近的太湖水體更發(fā)生了藍(lán)藻大爆發(fā)，度導(dǎo)致飲用水荒。高溫還可加快水中化學(xué)污染物質(zhì)的揮發(fā)。低溫通?？蓽p少污染物的揮發(fā)，但在水體結(jié)冰的情況下會(huì)延緩污染物往下游的排泄和稀釋。持續(xù)干旱使上游來水量劇減，徑流減少，城市水體得不到補(bǔ)給和更新，易使水質(zhì)惡化。

城市系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境包括地質(zhì)環(huán)境、大氣環(huán)境、水環(huán)境、生物環(huán)境、城市物理環(huán)境與化學(xué)環(huán)境，是由地球表面各大圈層，以及地球各圈層與人類建筑物及各類人工設(shè)施間相互作用形成的。而上述各類環(huán)境因素之間又有著復(fù)雜相互影響的關(guān)系，但由于空氣無處不在和物質(zhì)循環(huán)的速度最快，周期最短，加上天氣的千變?nèi)f化，氣候類型的多樣，使得大氣環(huán)境在各類環(huán)境因素中處于最活躍的地位，對(duì)其他環(huán)境因素具有廣泛和深刻的影響。

城市大氣環(huán)境包括大氣的物理狀態(tài)與化學(xué)成分兩個(gè)方面。大氣物理環(huán)境包括氣溫、空氣濕度、太陽輻射、地面反射與紅外輻射、降水等，化學(xué)環(huán)境包括空氣中的氧氣、二氧化碳、水汽、惰性氣體、污染性氣體、氣溶膠懸浮物及各種離子。大氣物理環(huán)境短時(shí)間的表現(xiàn)形式是天氣現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)期的表現(xiàn)是一個(gè)地區(qū)的氣候特征。大氣化學(xué)環(huán)境的表現(xiàn)形式是空氣質(zhì)量，特別是有無大氣污染及其程度。

狹義的大氣環(huán)境1司題主要指大氣的化學(xué)環(huán)境，即空氣質(zhì)量與大氣污染。

狹義的氣象條件主要指大氣的物理環(huán)境。大氣物理現(xiàn)象雖然并不改變其物質(zhì)成分，但對(duì)于大氣污染物的移動(dòng)、轉(zhuǎn)化及對(duì)人類的危害程度有很大的影響。城市所特有的局地氣候特征對(duì)城市上空的空氣質(zhì)量有很大影響。由于城市中風(fēng)速小，靜風(fēng)天氣多，塵埃與云霧多，加上污染源也多，絕大多數(shù)城市的大氣環(huán)境質(zhì)量都要比鄉(xiāng)村差，目前我國(guó)控制質(zhì)量最好的較大城市大多都處于沿海。關(guān)于城市大氣污染的成因及防御對(duì)策第三章中已有論述，這里不再重復(fù)。

城市生物環(huán)境以樹木、草地、花草等植被為主，還包括城市里的動(dòng)物、鳥類與昆蟲，以及各種微生物。與自然生態(tài)系統(tǒng)和鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng)相比，城市生物的數(shù)量少，密度低，而且結(jié)構(gòu)單一，受人類活動(dòng)的影響很大。由于我國(guó)是人多地少的國(guó)家，城市綠地面積不可能比例很大，更增加了改善城市生物環(huán)境的困難。以林草為主的植被對(duì)于改善整個(gè)城市的環(huán)境質(zhì)址具有非常重要的價(jià)值，不僅可以凈化空氣和水體，還提供了宜人的景觀。

除上述環(huán)境問題外，現(xiàn)代城市還存在噪光、噪聲和電磁污染等物理環(huán)境問題，同樣對(duì)城市居民點(diǎn)健康造成一定危害。噪光主要是一些高層建筑過多使用各色玻璃墻面強(qiáng)烈反射陽光造成的，可使人目眩眼花。噪聲主要是交通工具和機(jī)械作業(yè)產(chǎn)生的，可嚴(yán)重?fù)p害聽力。電磁污染來自一些大型電器和電子設(shè)備。雖然這些物理環(huán)境問題主要由人為因素造成，但氣象條件對(duì)于其危害程度有很大影響。如陽光強(qiáng)烈可加重噪光，雨天可在一定程度上掩蓋噪聲，雷電可加重某些部位的電磁污染。

交通是城市系統(tǒng)與外界進(jìn)行人員與物質(zhì)交換的主要手段，也是廣義城市生命線系統(tǒng)的主要組成部分。交通的中斷將導(dǎo)致整個(gè)城市系統(tǒng)的癱瘓和功能的喪失。

作為城市系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，城市交通系統(tǒng)由交通工具、交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通管理機(jī)構(gòu)和交通企事業(yè)單位及從業(yè)人員等幾部分組成。按照交通方式的不同，又可分為城市道路交通、城市軌道交通、城市水運(yùn)交通、城市航空交通等。按照運(yùn)輸對(duì)象的不同，分為客運(yùn)和貨運(yùn)兩大類。進(jìn)一步劃分，城市道路又有高速公路、主干道、一般道路和街巷之分，水運(yùn)又有海運(yùn)與河運(yùn)之分。

在城市交通系統(tǒng)的各種環(huán)境因素中，氣象因素是影響最大和最經(jīng)常的。這些影響包括對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和施工的影響，對(duì)交通工具運(yùn)行狀態(tài)的影響，對(duì)交通從業(yè)人員工作效率的影響等。這些影響有有利的方面，即有利于施工和交通運(yùn)行的天氣和氣候條件，也有不利的方面，即影響施工和交通運(yùn)行。氣象條件對(duì)城市交通的不利影響集中體現(xiàn)在由氣象因素直接或間接引發(fā)的交通事故上。

由于下墊面性質(zhì)的改變和大量高強(qiáng)度的人類活動(dòng)，使城市氣候具有與鄉(xiāng)村不同的特點(diǎn)。城市交通系統(tǒng)也遠(yuǎn)比鄉(xiāng)村發(fā)達(dá)和密集，由此造成氣象條件對(duì)城市交通的影響要比對(duì)鄉(xiāng)村交通的影響大得多，且具有很不相同的特點(diǎn)。例如城市里的軌道交通、立交橋與隧洞都是鄉(xiāng)村所沒有的，而鄉(xiāng)村的馬車、拖拉機(jī)運(yùn)輸在城市里也沒有。熱島效應(yīng)和霧、霾對(duì)交通的影響，城市明顯大于鄉(xiāng)村但洪水、冰雪和凍融對(duì)交通的影響，鄉(xiāng)村通常要大于城市。

破壞性地震是最強(qiáng)烈的一種地質(zhì)災(zāi)害，由地質(zhì)板塊相互擠壓和碰撞所釋放的能量遠(yuǎn)大于一般的氣象災(zāi)害。但地震發(fā)生之前往往存在一些氣象異?，F(xiàn)象，特別是持續(xù)的嚴(yán)重干旱。有些地震在發(fā)生之后還會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)降雨或強(qiáng)降溫天氣。發(fā)生在山區(qū)城鎮(zhèn)的強(qiáng)烈地震會(huì)引發(fā)大量的滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害，從山坡崩落或滑塌的土石填淤山間河谷往往形成堰塞湖，將河流的水位抬高后，一旦潰決，洪水沿峽谷直瀉可造成毀滅性的破壞。1933年8月5日四川茂縣發(fā)生7.5級(jí)地震，使疊溪古城毀于一旦。地震中的山體崩落土石頓時(shí)形成了三大埝壩，導(dǎo)致岷江的主流斷流，回水倒流使水位上升300余米，淹沒大片農(nóng)田和房屋，并形成大小海子11處。震后一個(gè)多月，岷江上游陰雨連綿，江水驟漲，各海子湖水與日俱增。10月9日下午7時(shí)，疊溪海子瀑潰，積水傾瀉涌出，浪頭高達(dá)20丈，壁立而下，濁浪排空。急流以30 km/h的速度急涌茂縣、汶川，下游的岷江各縣也接連遭災(zāi)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)死亡人數(shù)壑在2500余人。2008年5月12日汶川8級(jí)地震之后同樣出現(xiàn)多次降雨，形成了34個(gè)堰塞湖，其中規(guī)模最大的唐家山堰塞湖到6月10日最高水位時(shí)已積聚數(shù)億立方米水量。為確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全，下游綿陽市緊急疏散了15萬人，經(jīng)武警部隊(duì)頑強(qiáng)奮戰(zhàn)，到6月18日已基本排除險(xiǎn)情水土流失主要包括水蝕和風(fēng)蝕。我國(guó)的黃土高原是從西北沙漠、戈壁的沙塵沉降形成的。冬春的干旱使表上干燥而疏松，進(jìn)入雨季突降暴雨，可以引發(fā)嚴(yán)重的水上流失。以初夏為最嚴(yán)重，因?yàn)檫@時(shí)的植被還不能充分覆蓋，而表土仍然十分疏松。降雨的強(qiáng)度越大，沖刷和流失就越嚴(yán)重。

城市軌道交通主要包括城市鐵路和地下鐵道，山區(qū)城市還有纜車，有些城市還有有軌電車。城市軌道交通除有軌電車外，都是封閉運(yùn)行，一般不會(huì)發(fā)生沖撞行人的交通事故。但是軌道交通運(yùn)行速度很快，體積和重量大于汽車，慣性很大，一旦發(fā)生交通事故，撞擊力很大，破壞性很強(qiáng)。纜車雖然運(yùn)行速度不快，但一旦失事墜落，破壞力也是很大的。

影響鐵路交通的氣象條件與公路相似。我國(guó)每年發(fā)生鐵路交通事故一萬多起，死亡八千多人。其中主要鐵路干線平均每年因洪水沖斷橋梁、涵洞或路基而中斷交通在100次以上，像1963年海河流域洪水、19"para" label-module="para">

鐵軌積雪，車輪易打滑空轉(zhuǎn)，有時(shí)還會(huì)出軌。積雪厚達(dá)40 cm時(shí)，行車速度降低；達(dá)70cm時(shí)需要清除積雪才能通行。1992年11月18日到20日東北中南部特大暴雪，沈陽鐵路局有9000多千米鐵路無法正常運(yùn)行，停運(yùn)或折返客車230多列、貨車近千列，鐵路部門組織了"para" label-module="para">

凍雨倒塔造成的停電可迫使電力牽引機(jī)車停止運(yùn)行，2008年1月25日下午湖南省郴州市白石渡的10萬伏高壓線塔因凍雨倒下，搭在2.5萬伏的鐵路接觸網(wǎng)上。4小時(shí)后N582次列車被迫剎車。京廣線郴州至衡陽段至少發(fā)生3處險(xiǎn)情，造成7000多次電力中斷，未燒毀的接觸網(wǎng)也被冰雪包裹險(xiǎn)象環(huán)生。截止到1月25日晚已有數(shù)十輛列車被迫停在沿線。

大風(fēng)對(duì)鐵路設(shè)施可造成損害，并使火車運(yùn)行速度降低，側(cè)面強(qiáng)風(fēng)甚至可以使列車傾覆。我國(guó)內(nèi)地各大城市規(guī)定的安全臨界風(fēng)速一般為22 m/s,超過這一風(fēng)速，列車應(yīng)停駛待命。新疆風(fēng)口地區(qū)的規(guī)定是32 m/s.2003年4月從吐魯番到烏魯木齊途中的三十里風(fēng)區(qū)連續(xù)刮12級(jí)大風(fēng)并伴隨強(qiáng)沙塵暴，有一列火車被顛覆，列車運(yùn)行停止了4天。

濃霧對(duì)列車運(yùn)行也十分不利，司機(jī)往往不容易看清前方的信號(hào)燈，稍有不慎就可能發(fā)生撞車或出軌事故。

城市的地下鐵道受外界環(huán)境的影響相對(duì)小些，但北京也發(fā)生過暴雨后雨水灌進(jìn)地下車站和隧道的事故。地下鐵道全靠通風(fēng)系統(tǒng)保持空氣的新鮮，要注意沙塵天氣對(duì)通風(fēng)換氣質(zhì)量的影響。臺(tái)北市地鐵在一次臺(tái)風(fēng)暴雨襲擊中曾有13個(gè)車站被灌進(jìn)水。